SeyrüseferSeyir DefteriMalzeme Bilgisi → Magnezyum

Magnezyum

Seyir Defteri - Malzeme Bilgisi
Perşembe, 22 Ağustos 2013

Magnezyum ElementiMagnezyum dünya üzerinde en bol bulunan elementlerden biridir ve yer kabuğunun ağırlıkça yaklaşık %2,7'sini teşkil eder ki en çok bulunan sekizinci elementtir ve altıncı metaldir. Tabiatta; deniz suyunda çözülmüş olarak (%0,13) ve toprakta çeşitli cevherin içinde bileşikler halinde mevcuttur. Bu cevherlerin en yaygınları Dolomit (CaMg(CO3)2), Magnesit(MgCO3) ve Karnalit (KMgCl3.6H2O) olarak sayılabilir.

Gümüşî beyaz renge sahip olan magnezyum yapısal amaçlarla kullanılabilir olarak kabul edilen en hafif metaldir. Çeliğin ortalama 7,83kg/dm3, alüminyumun 2,7kg/dm3 değerindeki yoğunluklarının yanında sadece 1,74kg/dm3 lük yoğunluğu ile, hafif ve sağlam yapılar üretmekte ciddi bir üstünlük sağlayabilir.

Magnezyum hava yanabilir ve yandığında görünür ve morötesi dalga boylarında göze kalıcı zarar verebilecek kadar güçlü parlak beyaz bir ışık yayar. Kuru havada yanma sıcaklığı 650oC dir. Havadaki neminin artması ile yanma sıcaklığı daha düşük değerlere iner. Bu özelliği ile fotoğrafçılıkta, işaret fişeklerinde, yangın çıkarıcı mühimmatlarda ve kompozit patlayıcılarda kullanılır.

Saf magnezyum yüksek korozyon direncine sahiptir. İçeriğinde bulunabilecek bakır, demir nikel, klorür, oksit, nitrür gibi safsızlıklar ise korozyon direncini düşürür. Magnezyum, alkali metal hidroksit çözeltilerine, hidroflorik aside karşı dirençlidir. Su ile şiddetli reaksiyona girer ve hidrojen (H2) üretir.

Bununla birlikte saf magnezyum mühendislik uygulamalarında nadiren kullanılır. Çoğunlukla Alüminyum (Al) Mangan (Mn) Çinko (Zn) ve nadir metallerler ile yüksek mukavemet-ağırlık oranına  sahip alaşımlar halinde kullanılır. Bütün magnezyum alaşımı imalâtlarının %85-90 kadarı Al-Mn-Zn ile üretilen döküm alaşımlarıdır.

Magnezyumun en önemli bileşiği ise magnezyumoksit (MgO) ya da diğer adıyla Magnezya'dır ve doğal minerâl olarak nâdiren bulunur. Çok yüksek (2852oC) erime sıcaklığı, kimyasal direnci, yüksek ısıl iletkenliği ile bazı özel alanlarda uygulama alanı bulan önemli bir toprak alkali oksit bileşiğidir.

Bu malzeme, doğal magnesitin (MgCO3), deniz suyu veya diğer kaynaklardan elektroliz veya ısıl yöntemlerle ayrıştırılması ile elde edilir. 1980'li yıllarda artan talebi karşılayabilmek için deniz suyundan da magnezya üretimine başlanmıştır. Bu yöntem ilk olarak 1865 yılında Fransa'da ufak çapta Akdeniz sahilinde uygulanmıştır. 1930'lu yıllarda ABD'de büyük çapta uygulama yapılmıştır. Bir ton MgO üretmek için yaklaşık 600m3 deniz suyu gereklidir. İşlemin kimyasal esası, magnezyum hidroksitin kalsiyum hidroksit ilavesi ile çöktürülmesine dayanır.

Magnezya üretimine en elverişli magnezit yatakları ise eski Yugoslavya, Yunanistan, Türkiye, Hindistan, Nepal, Güney Afrika ve Avustralya’da bulunmaktadır. Magnezyumoksit ve magnezyumhidroksit zehirli değildir. Ancak toz malzeme ile çalışırken dikkatli olunmalıdır.

Magnezyumun pek çok üstünlüğü vardır;

  • Sıcaklık değişimlerinde boyutsal denge
  • İyi titreşim sönümleme
  • Mekanik olarak işlenmesinden sonra çok temiz ve düzgün bir yüzey bırakma

gibi. Diğer taraftan bir metal olarak mukavemeti düşüktür. Bu sebeple uzun zaman ihmâl edilmiş bir malzeme olarak kabul edilebilir. Arge alanında, üretimi aynı dönemde başlayan alüminyum gibi metallere nazaran, elli sene kadar geride olduğu söylenmektedir.

Ham cevherden saf magnezyum üretmek son derece yüksek maliyetli bir işlemdir. Bununla birlikte geri dönüşüm kolaydır ve üretim için gereken enerjinin sadece %5'i yeterli olur. Endüstriyel magnezyum üretimi için iki temel yöntem mevcuttur;

  1. Pidgeon; genellikle dolomit cevherindeki magnezyumoksidin ferrosilikon ile ısıl olarak indirgenmesidir.
  2. Elektroliz; cevherdeki magnezyum klorürün ayrılştırılması ve erimiş tuz elektrolizi ile metalin elde edilmesine dayanır.

1990'larda Çin'in sahip olduğu büyük kömür yataklarından yaralanarak kurduğu kömür santrallerinde ürettiği ucuz enerjinin bir bölümünü doğrudan magnezyum üretimine yönlendirmesiyle dünya genelinde magnezyum arzında büyük bir artış ve fiyatlarında düşüş yaşanmış ve magnezyum konusundaki çalışmalar ve uygulamalar patlamıştır.

Bugün dünya metalik magnezyum üretimimin yaklaşık %80'i Çin tarafından gerçekleştirilmektedir. Çin bu üretimin %95'ini düşük işçilik ve enerji maliyeti sağlayan buna karşılık çevreyi oldukça kirleten, kısacası ucuz ve kirli, Pidgeon yöntemiyle yapmaktadır.

Magzezyum alaşımları uçak ve füze parçalarının yanında fotoğraf makinası, taşınabilir bilgisayarlar, cep telefonu gibi tüketici elektroniklerinin imalatında da yaygın olarak kullanılır. Ayrıca tibbî açıdan organik magnezyum bileşiklerinin önemli kullanım alanları olduğu gibi tarım için de önemli bir maddedir.

Özellikle havacılık ve uzay sanayileri için ağırlık azaltma daima çok önemli olmuştur. Alüminyum geleneksel olarak havacılık sanayinin temel hafif metalidir. Kullanılan alüminyum alaşımları mukavemet, yorulma ve hasar toleransı gibi alanlarda özel olarak oluşturulurlar ve artık ağırlık konusunda elde edilebilen gelişmeler kısıtlıdır.

Günümüzde karma malzemeler bu alanda yeni gelişmeler sağlanabilmesine imkân tanımakla birlikte, metalik olmayan kompozitlerin; yüksek sıcaklık, elektrik yalıtkanlığı, darbe ve hasar toleransları ile temel taşıyıcı yapılar için yüksek imalat maliyeti gibi sebeplerle uygulanamayacağı pek çok alan mevcuttur ve bu alanlar için hafif metaller ve alaşımları daima önem arz etmeye devam edecektir. Bu bakımdan da en önemli metal seçeneklerinden birini magnezyum oluşturmaktadır.

1950'ler civarında havacılık sanayiinde magnezyum kullanımı patlama yapmıştır. Mesela Convair B-36 bombardıman uçağında 5.555kg levha magnezyum ve 700kg kadar dövme magnezyum kullanılmıştı. Aynı dönemlerde tasarımı yapılan Tupolev Tu-95MS uçağında da 1.550kg kadar magnezyum kullanılmıştır. Bununla birlikte daha sonra ki dönemden bugüne gelene kadar magnezyum kullanımı çeşitli sebeplerle giderek azalmış ve çok düşük seviyelere inmiştir.

 

Convair B-36 Uzun Menzilli Bombardıman Uçağı

Resim.1) Convair B-36 uzun menzilli bombardıman uçağının inşasında toplam 8.600kg magnezyum kullanılmıştır.

 

Yine de bu durumun havacılık ve uzay mühendisliği alanında geçerli olduğunu ve Üsküdar Mühendishanesinin temel ilgi alanı olan gemi-deniz mühendisliği için durumun biraz farklılık arz ettiğini belirtmek yerinde olur.

Gemi-deniz mühendisliği alanında magnezyum saf olarak değil ama alüminyum ve bakır ile yaptığı alaşımlar açısından uzun yıllardır büyük önem arz etmektedir ve muhtemelen böyle kalmaya da devam edecektir. Bunun yanında ikincil olarak özellükle sualtı mühimmatlarının harp başlıkları için güçlü patlayıcıların geliştirilmesinde de saf magnezyum tozunun önemi vardır.

Yoğunluk: 1,738 kg/dm3
Atom Ağırlığı: 24.305 g/mol
Erime Noktası: 650oC
Kaynama Noktası: 1090oC
Elektron: 12
Proton: 12
1 kg saf alüminyum: ~37$

Yaftalar:

♦ Kaynaklar

1. Magnesium And Its Alloys, 2007, Suranaree University Of Technology, Tapany Udomphol
2. Ultralight Magnesium Alloy, Highlighting Japan Through Articles, Prof. Yoshihito Kawamura ile Söyleşi
3. Evaluation Of Zefreh Dolomite for Production of Magnesium via The Pidgeon Process, Behzad Mehrabi1 - Masud Abdellatif -Fariborz Masoudi
4. Present State and Future of Magnesium Application in
Aerospace Industry, 2007, I. Ostrovsky - Y. Henn
5. Demir Dışı Metal Üretimi, Prof.Dr. Okan Addemir
6. Remarkable Magnesium: The 21st Century Structural Alloy for Small Components, Bruce Mark
7. http://www.chemicool.com/elements/magnesium.html
8. Resim.1)https://en.wikipedia.org/wiki/File:Convair_B-36_Peacemaker.jpg
 







Telif Hakkı © 1997-2018 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.