SeyrüseferMalzeme Bilgisi → Bor Elyafı

Bor Elyafı

Seyir Defteri - Malzeme Bilgisi
Pazar, 01 Eylül 2013

S-70 Helikopteri Yatay Kuyruk; Bor-EpoksiÇoğu kişi günümüzün en iyi elyafının karbon olduğunu düşünür. Karbon, çok iyi niteliklere sahip bir elyaf olmakla birlikte pek çok açıdan ondan daha iyisi de mevcuttur; Bor Elyafı! Çekme dayanımı YM (Yüksek Mukavemet) sınıfından karbon elyafına eşdeğer olan Bor elyafın basma mukavemeti ise karbonun yaklaşık iki katıdır.

Sadece bu örnek bile Bor elyafının ne kadar önemli bir malzeme olduğunu anlatmaya yeterlidir. Diğer taraftan Bor elyaf diğer bütün elyaf türlerinden daha pahalıdır, mesela günümüzdeki fiyatı karbon elyafının altı katı civarındadır ki bu durum şimdilik kullanımı kısıtlamaktadır.

Yüksek maliyet sebebiyle Bor elyafı şimdilik, niteliğin fiyattan daha önemli olduğu iki alanda kullanılmaktadır;

  1. Havacılık ve uzay sanayii
  2. Spor malzemeleri sanayii

Başlangıçta karbon elyaf ile üretilen bazı ürünlerde yüksek zorlama altındaki karbon takviyenin yetersiz kaldığı kırılmaların görülmesi önemli bir sorun olmuştur. Örneğin golf sopalarında bazı firmalar bu sorunu kesiti arttırarak çözmüş, bazıları ise kesiti değiştirmeden karbon ve Bor elyafları birlikte kullanarak daha sağlam bir ürün elde edebilmiştir.

 

Bor Elyaf Basma Mukavemeti Karşılaştırması

Resim.1) Bor elyafın basma mukavemetinin diğer bazı malzemeler ile karşılaştırılması.

 

Günümüzde büyük balıklar için kamışlar, tenis raketleri, kayaklar, formula-1 arabaları ve yarış bisikletleri gibi ürünlerde Bor elyafı kullanılmaktadır. Mesela bir yarış bisikleti gövdesi Bor elyaf ile üretildiğinde karbon elyafa göre %70 kadar hafif yapılabilmektedir ki bu durum maliyeti karşılayabilenler için ciddi bir üstünlük sağlayabilmektedir.

 

Bor Elyaf Esneme Katsayısı Karşılaştırması

Resim.2) Bor elyafın esneme katsayısının diğer bazı malzemelerle karşılaştırılması.

 

Yüksek maliyet açısından bakıldığında Bor'un durumu 30 sene öncesinin karbonuna benzetilebilir. Yakın zamana kadar karbon elyafı da çok pahalıydı ve sadece havacılık ve uzay faaliyetlerinde kısıtlı olarak kullanılabiliyordu. Ama yapılan çalışmalar ve yatırımlar neticesinde bugün fiyatı (izâfi olarak) o kadar düştü ki sıradan deniz uygulamalarında bile kullanılabilir oldu. Bor elyafı, karbon elyafına göre çok üstün niteliklere sahiptir ve üzerinde yeteri kadar çalışılırsa dünya borunun yaklaşık dörtte üçüne sahip olan Türkiye'nin uygun ve kaliteli Bor elyafı üretememesi için görünür bir sebep yoktur.

 

Bugün Türkiye Bor elyaf alanına yatırım yapmak zorundadır.
Her şeyden önce gelişmekte olan Türk Savunma Sanayii'nin bu malzemeye ihtiyacı vardır.
Ayrıca ticâri açıdan düşünüldüğünde, eğer Türkiye Bor elyafı üretmeye başlayıp maliyetini de bir miktar (yaklaşık karbonun iki katına kadar) düşürmeyi başarabilirse 2015-16 itibarı ile yaklaşık 20 milyar $ civarına ulaşması beklenen dünya karbon elyafı pazarından Bor elyafı ile çok büyük bir pay alabilir.

 

F-15 Savaş Uçağı ve Bor-Epoksi Karma Malzeme

Resim.3) Bor elyaf kullanımına bir örnek vermek gerekirse; F-15 savaş uçaklarının yatay ve dikey kuyruklarının dış kaplamaları Bor-epoksi karma malzeme ile imâl edilmektedir.

 

Bor Elyaf ve S-70 Helikopteri

Resim.4) Başka bir örnek verilirse; Türk Silahlı Kuvvetleri tarafından da kullanılan Sikorsky S-70 helikopterlerinin kuyrukları TAI tarafından üretilmektedir. Yatay kuyruğun Bor-epoksi olduğu belirtilmektedir.
Türkiye dünyanın en büyük bor yataklarına sahip ülkesi olmasına ve yukarıdaki görüldüğü gibi Türkiye'de bir helikopter parçası üretimi söz konusu olmasına rağmen Bor elyafının ithâl ediliyor olmasına iyimser bakmak mümkün değil.

 

Bor lifi iyi kimyevi ve ısıl denge ve düşük yoğunluğun yanında çok iyi mekanik niteliklere de sahiptir. Bu lif kimyevi buhar çökeltme usûlü ile imal edilir ve bu yöntemle çekirdek olarak kullanılan genellikle çok ince (~0,013mm çapında) elektrik ile ıstılmış tungsten veya karbon ve bazen cam lifleri üzerine borun birikmesi sağlanır. Bu usûlde Borklorür ve Hidrojen kullanılır. İndirgeme ise şöyle gerçekleşir;

 

2BCl3 + 3H2 --------  2B+6HCl



Fakat en iyi nitelikler tunsten çekirdek ile elde edilir. Elde edilen sürekli bor lifleri genellike 0,1-0,2mm çapında olur. Ayrıca cam elyafından yaklaşık beş kat daha katı oldukları için Bor liflerinin dokuma, bükme gibi işlemlerle elyaf ve kumaş haline getirilmeleri de daha zordur.

 

20oC 175oC
Çekme Mukavemeti (MPa) | 0 derece 1.600 1.260
Çekme Modülü (GPa) | 0 derece 224 198
Çekme Mukavemeti (MPa) | 90 derece 70 35
Çekme Modülü (GPa) | 90 derece 21 10
Basma Mukavemeti (MPa) | 0 derece 2.480 770

Çizelge.1) Tek yönlü Bor Elyaf / Epoksi karma malzemenin bazı mukavemet verileri.

 

Yaftalar:

♦ Kaynaklar

1. Elyaf Takviyeli Karma Malzemeler, 1990, Prof.Dr. Ahmet Aran
2. Mechanical Properties of High Performance Plastic Composites, 1972, Theodore J. Reinhart, Jr.
3. https://www.tai.com.tr/tr/proje/sikorsky-programlari
4. http://www.winstonrods.com/category/rods/boronIII-technology.php
5. http://specmaterials.com/boronfiber.htm
6. https://en.wikipedia.org/wiki/File:F-15,_71st_Fighter_Squadron,_in_flight.JPG
7. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Colombian_Air_Force_Sikorsky_AH-60L_Arpia_III_%28S-70A-41%29_Ramirez-1.jpg
 







Telif Hakkı © 1997-2017 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.