Alüminyum Köpük Nedir ?

    Benjamin Sosnick, 1943 yılında,
alüminyumu cıvayla birlikte köpükleştirmeyi denedi. Önce, Alüminyum ve cıva
karışımını kapalı bir kapta, yüksek basınç altında eritti. Basınç kaldırılınca,
cıva, alüminyumun erime ısısında buharlaştı ve köpük oluştu. 1950’lerde, sıvı
metallerin, önceden akışmazlıklarını arttırıcı işlemlerden geçirildiklerinde
çok daha kolay köpükleştirilebileceğinin anlaşılmasıyla, daha tehlikesiz
işlemler gerçekleştirilmeye başlandı. Akışkanlığı azaltma (Drenajı azaltma),
ergimiş kütleyi oksitleyerek oksit parçacıkları ekleyerek yapılabilirdi.
1950’lerin sonlarında, Madison-Wisconsin’deki Brojksten Araştırma
Laboratuarları’ndan William Elliot ve Stuard Fiedler, ABD Donanması için bir
alüminyum köpükleştirme işlemi gerçekleştirdiler. Bunun ardından yaklaşık
10X20X0,25 santimetrelik paneller üretecek bir pilot fabrika kuruldu. Burada
arabalar için ezilen tampon yapımı gibi, alüminyum köpüklerin olası
kullanımları da araştırıldı.

Ayrıca kurşun ve çinko gibi başka
metalleri köpükleştirme yöntemleri üzerine araştırmalar uzun yıllar boyunca
sürdürüldü. İlk yıllarda günümüzde de kullanılan ergimiş maddeye sürekli gaz
püskürtme ve ergimiş kütleye–plastik köpük endüstrisindeki şişirici maddelere
mayaya benzeyen- gaz çıkaran yakıtlar (Blowing Agent) eklenmesi yöntemleri
kullanıldı. O yıllarda alüminyumun köpük üretimi için çok uygun bir malzeme
olduğu anlaşıldı. 1972 yılında Ethyl şirketi, dikkate değer ölçüde yüksek
kaliteli alüminyum köpük üreterek, değerlendirme yapması için Ford Motor
Şirketi’ne verdi. Ancak bu girişimlerin hepsi başarısızlıkla sonuçlandı. Enerji
kaynaklarının sınırsızmış gibi göründüğü o dönem, hafif malzemeler için uygun
bir zaman değildi. Güvenlik ve geri kazanım gibi konular da bugünkü kadar
önemsenmiyordu. Belki de bu yeni malzemenin düzensiz doğası kalite kontrolünde
sorunlara yol açıyordu. 1975 yılından sonra metal köpük ar-ge çalışmalarının
sayısı azaldı. 1980’lerin sonlarındaysa metal köpük araştırmaları tüm dünya da
yeniden canlılık kazandı. Shinko Wire şirketindeki Japon mühendisler bugün
“Alporas işlemi” olarak bilinen işleme yöntemini geliştirdiler. Norveç’teki
Norsk Hydro ve Kanada’daki Alcan şirketleri, birbirinden ayrı olarak
parçacıkları stabilize edilmiş eriyikler için bir köpükleştirme işlemi
geliştirdiler. 1990 yılında, alman fizikçi Joachim Baumesiter, 3 1950’lerin
sonunda United Aircraft Şirketi’nden Benjamin Allen’in geliştirdiği
sıkıştırılmış toz köpükleştirme işlemini yeniden keşfetti. İlk olarak
sıkıştırılan sonra yeniden ergitilerek köpükleştirilen toz karışımlarının
kullanıldığı bu yöntem, Almanya’daki Fraunhofer Enstitüsü’nde daha da
geliştirildi. Tüm bu işlemler ve başka çeşitlemeler, sürekli geliştirilip
iyileştirilerek günümüze kadar geldi.

              Günümüzde,
hafif ve dayanıklı konstrüksiyonlara gereksinim giderek artmaktadır. Hem hafif
hem de dayanıklı malzeme üretimi için son yıllarda yoğun çalışmaların yapıldığı
bir araştırma konusu da metalik köpük üretimidir. Metalik levha köpük malzemelerin
içyapısı, köpük şeklinde olup hafif olma özelliği yanında darbeleri sönümleme
özelliği de taşımaktadır. Metalik köpükler %70 ile %90 oranında gözenekli
yapıya sahip olduğundan düşük yoğunluğa sahiptir. Hafif olmasının yanında, ısı
yalıtım, ses yalıtım ve titreşim sönümleme özellikleri de vardır. Mekanik
özellikler, yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek sıcaklıklarda yapısını koruma
özelliğinden dolayı da polimerlerden daha üstün özelliklere sahiptir. Nikel,
titanyum, magnezyum, alüminyum gibi çok değişik metallerden köpük
üretilmektedir. Bu yüzden son yıllarda kara, hava ve deniz ulaşımında metalik
parçaların yerini metalik köpük parçalar veya içi metalik köpük doldurulmuş
parçalar almaya başlamıştır. T/M yöntemi otomotiv endüstrisinde oldukça geniş bir
kullanım alanına sahiptir. Düşük yoğunlukta parçalara ihtiyaç duyulduğu
otomotiv endüstrisi, T/M yöntemini daha hafif parça üretimine doğru
yönlendirmektedir. Genellikle metal köpük üretiminde alüminyum kullanılmakla
beraber nikel ve özellikle biyomedikal uygulamalar için titanyum ve tantal da
kullanılmaktadır. Genel kullanım alanları olarak, hafif olma özelliğinin
istendiği otomotiv sanayi, uzay sanayi, demiryolu araçları, asansör, savunma
sanayi, yapı sektörü, v.b. sayılabilir.

            Özellikle alüminyum köpüklerin
yüksek enerji sönümleme yetenekleri ve göreceli uygun maliyetleri ile otomotiv
sektöründe uygulama alanı bulabilecek malzemelerin başında olduğu söylenebilir.
Bu yöntemle karmaşık köpük yapılar hassas bir şekilde üretilebilmektedir. Yöntem,
alüminyum tozlarının köpürtücü metal hidrit (TiH2 vb.) tozlarıyla karıştırılıp,
sıkıştırılması ile elde edilen ara ürünün, metalin erime sıcaklığı üzerinde
ısıtılması ile kapalı hücre yapısına sahip köpük üretimine dayanır.

Kaynakça:[1] Banhart, J., 2001.
Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal
foams, Progress in Materials Science 46 559–632.

[2]Kurt, A., O., Yayın yılı,
2004-2010 www.aokurt.sakarya.edu.tr/dersler/dersler.ht (Erişim Tarihi:
03.05.2011).

[3] Sarıtaş, S., Türker, M.,
Durlu, N., 2007. Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri, Türk Toz
Metalurjisi Deneği Yayınları: 05, Ankara, Türkiye, 59 s.

[4] Türker, M., 2009. Toz
Metalurjisi Yöntemi ile Alüminyum Köpük Üretimi, 5. Uluslararası İleri
Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09) , Karabük Üniversitesi, Karabük, 1-6.

[5] Yavuz, İ., Başpınar, S., M.,
Bayrakçeken, H., 2009.Metalik Köpük Malzemelerin Taşıtlarda Kullanımı, Taşıt
Teknolojileri Elektronik Dergisi (TATED) (3) , 43- 51.

[6] Türk Toz Metalurjisi Derneği,
Haber Bülteni, Aralık 2008, Sayı: 34.

 [7] http://www.metaldunyasi.com/tr/dergi.asp,
(Erişim Tarihi: 10.05.2011).

 [8] http://mf.dpu.edu.tr/~runal/toz/powdermet.html,
(Erişim Tarihi : 10.05.2011).

[9]
http://www.turkcadcam.net/rapor/mim-1/index2.html), (Erişim Tarihi: 04.05.2011)

 [10] http://www.ask.com/wiki/Aluminium foam,
University Center for Professional Studies, University of Split, Split, Croatia
– Construction Engineering, Technical English, Seminar Paper 2009 (Erişim
Tarihi : 06.05.2011).

 [11] http://www.metalfoam.net/intro.html,
(Erişim Tarihi : 06.05.2011).

[12]
http://www.tanitim.boun.edu.tr/…/makina…/malzeme bilimi _ ve_imalat_
teknolojileri_laboratuvari.html,