Kübik Bor Nitrür Nedir ? En Sağlam Madde !

Kübik Bor Nitrür Nedir ?

Kübik bor nitrür doğada bulunmayan, insanoğlunun yapay yollar ile laboratuvarda sentezlemiş olduğu bir malzeme çeşididir. Kübik bor nitrür, bu zamana kadar bulunan en sert ve sağlam malzemedir. Bu nedenle de kendine bir sürü uygulama alanı bulmuştur. Gerek sanayide gerekse savunma sektöründe vazgeçilmez bir malzeme çeşidi olmaktadır. Her geçen gün üzerinde yapılan çalışmalar neticesinde kullanım alanı da artmaktadır. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği alanında bu elementin her geçen gün yeni bir uygulama alanı bulunmaktadır. Ülkemizin sahip olduğu Dünya’nın en geniş bor rezervleri de düşünüldüğünde, borun ülkemiz için ne kadar önemli olduğu daha da iyi anlaşılmaktadır.

Neden Kübik Bor Nitrür ?

Kübik bor nitrür, elmastan bile serttir. Sırf bu özelliği bile, insanoğlu için onu vazgeçilmez kılmaktadır. Sektörde çalışan bir çok kişinin bildiği üzere elmas kesici takımların vazgeçilmezi konumundadır. Ancak; elmasların da kesici takımlarda kullanılmasında bazı problemler olabilmektedir. Örneğin yüksek hızlarda çalışılamaması ya da çabuk aşınması gibi.

Elmas ile işleme yapılır iken, çok yüksek hızlara çıkılamaz. Ancak; kübik bor nitrür çok yüksek sıcaklıklarda problem olmaksızın çalışabilmektedir. Bu da hem kesici takım ömrünü arttırır hem de imalat yapılan fabrikalarda uzun vadede karlılık sağlar.

Üretim yapılan fabrikalarda sadece çelik üretilmemektedir. Malzeme bilimi alanında teknoloji her geçen gün artmakta ve yeni tipte malzemeler piyasaya yavaş yavaş sürülmektedir. Bu tip malzemeler de beraberinde yeni problemleri getirmektedir. Çelikten çok daha sert ürünlerin işlenmesi için elmas bazı durumlarda yeterli olamamaktadır. Yüksek alaşımlı çelikler, dökme demir, dövme çelik malzeme grupları, yüzeyi sertleştirilmiş çelik vb. malzeme gruplarının işlenmesi bu malzeme ile kolaylıkla yapılabilmektedir.

Yüksek Hız ile İşleme


Bu malzemenin en büyük artılarından biri de işleme hızıdır. Elmas çok yüksek hızlara çıkamaz. Çünkü yüksek sıcaklıklarda işlevini yitirir. Ancak; CBN – Cubic Boron Nitride ile yüksek hızlarda işleme yapılabilir. Yüksek hızla işleme sayesinde de üretimde verim, hız ve işlenebilen malzeme grubunun çeşidi de artacaktır.

Kesici takımlar üretilirken yüksek sıcaklık ve basınç ortamlarında, seramik bağlayıcılar ile birlikte sinterleme işlemi ile üretilmektedirler. Elmasın üretim aşamasında şekillendirilebilmesi daha zordur. Bu nedenle CBN, bu özelliği ile de elmastan öne çıkmaktadır.

Kesici takımlar ile ilgili faydalı bir makale için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.


Savunma Sanayinde Kullanımı

CBN ‘nin sahip olduğu olağanüstü sertlik değerleri nedeniyle savunma sanayinde zırh olarak kullanılmaktadır. Bor karbür‘de olduğu gibi CBN de özel üretilen zırh delici mermilere karşı dayanıklıdır. Aşağıda izleyeceğiniz video da buna kanıt olarak çekilmiştir.

Videoda gördüğünüz gibi, CBN zırh olarak kullanıldığında en kuvvetli mermileri bile durdurabilme potansiyeline sahiptir. Bu özelliğinin kullanılabilmesi için, vakum ortamında çelikler bu malzeme grubu ile kaplanmaktadır.

Kübik Bor Nitrür Kristal Yapısı ve Özellikleri

Normal şartlarda bor nitrür kristal yapısı hexagonaldir. Hexagonal yapıya sahip olduğunda beyaz renkli olur ve yapısı grafite benzer. Dolayısı ile aynı grafitte olduğu gibi refrakter ve yağlayıcı olarak kullanılabilmektedir. Yapı kübik forma döndüğünde işler biraz değişmektedir… Kübik forma dönen bor nitrür özelliklerini değiştirir.

kübik bor nitrür kristal yapısı

Kristal Kafes Yapısı

Ancak; belirli şartlar altında bu yapı ” Kübik ” yapıya çevrilebilmektedir. Yapı kübik olduktan sonra istenilen sertlik ve dayanıklılık değerlerine erişilebilmektedir. Bu ” Belirli Şartlar ” yaklaşık 1800 Santigrat derecede 85.000 ATM Basınç altında sağlanmaktadır. Bu aşamada, atmosferden korunaklı bir ortam gereklidir. Bu nedenle vakumlu bir ortamda bu işlemler gerçekleştirilir.

Kristal yapı incelendiğinde, kübik forma sahip malzemenin yaklaşık ağırlıkça % 43.6’sı Bor iken, geriye kalan % 56.4 ‘lük kısmı ise Nitrür’den oluşmaktadır. Çok iyi bir elektrik yalıtım özelliğine sahiptir ve korozyon – oksitlenme dayanımı yüksektir. Ancak ; 2000 santigrat derecenin üzerine çıkıldığında oksidasyon başlar. Bu dayanım elmastan çok daha iyidir. Isıl iletkenliği çok iyidir ve yağlayıcı özelliği bulunmaktadır. Ayrıca kimyasal kararlılığı da çok iyidir.

Elmasın yüzeyini çizer ve elmas tarafından da çizilir. Ancak; sıcaklık yükseldikçe elmas yerine tercih edilmektedir. Çünkü stabilitesini 1400 santigrat dereceye kadar korumaktadır.

Konu ile ilgili bilimsel makaleler için aşağıdaki bağlantıları inceleyebilirsiniz.

https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/cubic-boron-nitride

Elmas Hangi Özellikleri ile CBN’den Geridedir ?

  • Elmas 600 Santigrat derecenin üstünde oksitlenmeye başlamaktadır.
  • Elmas demir alaşımları ile reaksiyona girme eğilimindedir. Özellikle de yüksek sıcaklıklarda. Bu nedenle kübik bor nitrür yüksek sıcaklıklarda daha iyi bir seçim olmaktadır.
  • İçerisinde bulunan karbon atomu yüzünden, yüksek sıcaklıklarda vanadyum ve titanyum ile karbür oluşturma eğilimine girer. Bu da sert fazlar oluşturduğu için malzemede çatlaklara neden olmaktadır.
  • Geçiş metalleri içerisinde çözünme eğilimindedir. ( 900 Santigrat derece üzerinde )

Saydığımız bu gibi olumsuz özellikleri nedeniyle, özellike 700 santigrat derecenin üzerindeki işleme işlemleri için elmas, kübik bor nitrüre göre daha az tercih edilmektedir.

Yorum Yaz