Boron Elyaf Nasıl Üretilir ?

Bor (boron) doğal olarak gevrek bir malzemedir. Ticari olarak bir alt tabaka üzerinde borun kimyasal buhar biriktirme yöntemi (CVD) ile yapılır, üretilen bor fiberinin kendisi bir kompozit fiberidir.

Üretimi;

Bor lifleri kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile 12μm çapında bir tungstenin üzerine yapılır. Bor, bir tungsten telin yanı sıra cam veya grafit flamentin üzerine de yapılabilir. Birkaç kimyasal yol mümkündür fakat ticari olarak bor, triklorür hidrojen ile karıştırılır ve aşağıdaki reaksiyona göre biriktirilir.

 

2BCl3(g) + 3 H2(g)  2 B(g) + 6 HCl(g)

 

Ticari üretimde, gaz karışımı dikey reaktörün üst kısmına sokulur ve çekme yönünde akar. Reaktör boyunca sıcaklık, birikmenin erken bir aşamasında maksimumdan geçer. Artan tane boyutlarında ve lif mukavemetinde bir azalmaya yol açtığından 1350°C’yi geçmemelidir. Reaktörden geçiş bir veya iki dakika sürer ve 140μm çapında bir lifle sonuçlanır. Biriktirme işlemi boyunca küçük bor atomları, WB4 ve W2B5 üretimi için tungstenin üzerine dağılır. Bu durum, çapı 16μm’ye çıkararak kalıntı gerilmeye neden olur. Tungsteni basmaya, komşu bor atomlarını da çekmeye zorlar. Son tavlama işlemi ile elyaf yüzeyini bastırır.

Bor lifleri hafif alaşımları güçlendirmek için nispeten kolay bir şekilde kullanılabilir ancak erimiş metalle temas sırasında mukavemet düşüşü ile ortaya çıkan kimyasal reaksiyonları önlemek için fiber yüzeyinin korunması gerekir. Bu nedenle bor lifleri ticari olarak hem silisyum karbür hem de bor karbür (B4C) kaplamalarla üretilmiştir.

 

Grafik 1 – Bor Elyafın Esneme Katsayısının Diğer Malzemeler ile Karşılaştırılması

 

          Grafik 2 – Bor Elyafın Basma Kuvvetinin Diğer Malzemeler ile Karşılaştırılması

 

 

Emir Ali YOLOĞLU

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Gazi Üniversitesi

 

Kaynak :  Bunsell, A.R., “CVD Monofilaments”, Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 1953-1957 (2001)

                Üsküdar Mühendishane, “Bor Elyafı”

0

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir