Biliyor musun? -80 derecenin altındaki ultra-düşük sıcaklıktaki ortamlarda, titanyum alaşımlarının performansını artırmaya yönelik gizli bir silah vardır: kriyojenik işlem. Bu teknoloji, titanyum alaşımlarının özelliklerinde niteliksel bir sıçrama elde etmek için belirli süreçleri kullanan sihirli bir "malzeme sihirbazı" gibidir.
Kriyojenik arıtmanın tarihi, eski Sovyetler Birliği'nin soğutma işleminde soğutucu olarak sıvı nitrojen kullanımına öncülük ettiği ve iyi sonuçlar elde ettiği 1939 yılına kadar izlenebilir. 20. yüzyılın ortalarına doğru-ABD, havacılık ve uzay gibi alanlardaki teknolojiyi sanayileştirdi ve yavaş yavaş mekanik işleme alanına doğru genişledi. Bugün, kriyojenik işleme konusunda uzmanlaşmış birçok Amerikan şirketi, kriyojenik işlemin malzemelerin hizmet ömrünü etkili bir şekilde uzatabildiğini uygulama yoluyla göstermiştir. Eski Sovyetler Birliği de titanyum alaşımlarındaki elementlerin oranını ayarlayarak OT4 ve BT5-1 gibi yaygın olarak kullanılan yeni düşük sıcaklık titanyum alaşımlarını geliştirdi.
Peki kriyojenik işlemin titanyum alaşımları üzerindeki etkileri tam olarak nelerdir? Çok sayıda çalışma yanıtlar sağladı.
Mekanik özellikler açısından yapılan çalışmalar, derin kriyojenik işlemden sonra TC4 titanyum alaşımının plastisitesinin önemli ölçüde arttığını bulmuştur. 24 saat ve 36 saatlik işlemden sonra, düzgün plastik deformasyon aralığı sırasıyla %5 ve %8,3 oranında genişledi; bu, deformasyondan sonra alaşımdaki fazın azalmasına atfedilir.
Takım çeliği ve paslanmaz çelik için kriyojenik işlemin etkileri de önemlidir. Masayoshi Yamamura tarafından yapılan araştırma, takım çeliğinin aşınma direncinin kriyojenik işlemden sonra önemli ölçüde arttığını ve -180 derecenin en iyi sonuçları verdiğini gösteriyor; Shinjiro Kishigami, kriyojenik işlem sıcaklığı ne kadar düşük olursa, paslanmaz çeliğin darbe dayanımının ve aşınma direncinin de o kadar yüksek olduğunu buldu.
Ülkemiz kriyojenik tedavi araştırma ve uygulamasına nispeten geç başlamış olsa da, ilgili mekanizma çalışmaları ancak 1980'li yıllarda başlamış olsa da, son yıllarda önemli başarılar elde edilmiştir:
1. Titanyum alaşımlarının derin kriyojenik işlemden sonra sıcaklık arttıkça ısıl iletkenliği önce azalır, sonra artar, ısıl genleşme katsayısı ise önce artar sonra azalır.
2. 12 saatlik kriyojenik işlemden sonra titanyum alaşımı numunelerinin yüzey pürüzlülüğü en aza indirilir, mikro sertlik en yüksek değere ulaşır ve daha uzun işlem süresiyle faz faza dönüşerek daha düzgün ve yoğun bir mikro yapı elde edilir.
3. TC4 titanyum alaşımı üzerinde yapılan araştırmalar, uzun süreli kriyojenik işlemle tane boyutunun giderek azaldığını göstermektedir. 12 saatlik tedaviden sonra genel mekanik özellikler optimaldir, ancak 24 saat sonra dayanıklılık ve sertlik 12 saate göre daha düşüktür; bu nedenle tedavi süresi 12 saati geçmemelidir.
4. TC4 titanyum alaşımının kriyojenik işleminden sonra içeride büyük miktarda dislokasyon yapısı bulunur ve işlem süresi arttıkça yüzey mikro sertliği artar.
Derin kriyojenik işlemin bu 'düşük-sıcaklık büyüsü' sürekli olarak titanyum alaşımlarının potansiyelinden yararlanarak bunların daha fazla alanda uygulanmasının önünü açıyor ve gelecekte daha da fazla sürpriz getireceğine inanılıyor!
