Metalurji Mühendisliğine Giriş

Metalurji
Mühendisliğine
Giriş
Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU
Temel Malzeme Grupları
Titanyum, (Ti)
Titanyumun varlığı ilk olarak 1791 yılında
İngiltere’de William McGregor tarafından
ilmenit (FeTiO3) mineralinin incelenmesi ile
bulunmuştur.
Benzer bir buluş 1795 yılında Almanya’da
Martin Kalproth tarafından rutil (TiO2)
mineralinin
keşfi
sonucu
yapılmıştır.
Titanyum 1825 yılında saf olmasa da
oksidinden
ayrıştırılabilmiştir.
Ancak
üretilmesi 1937 yılında Kroll tarafından
geliştirilen prosesle mümkün olmuştur.
Temel Malzeme Grupları
Titanyum, (Ti)
http://www.superiortitanium.com
http://www.selectism.com
Temel Malzeme Grupları
Titanyum, (Ti)
Titanyum hafif bir metaldir. Yoğğunluğğu 4.51 gr/cm3'dür
Titanyum kıırıılmaya ve bükülmeye çok dayanııklııdıır. Yorulmaya karşı mekanik dayanıklılığı çok yüksektir.
Titanyum çok kuvvetli bir paslanmazdıır. Korozyona Cr-Ni çelikten daha dayanıklı ve daha uzun sürelidir.
Titanyum çok yüksek derecede ısııya dayanııklııdıır. Erime derecesi: 1665 °C. Titanyum alüminyumdan %60
oranında daha ağır olmasına rağmen en yaygın olarak kullanılan aluminyum alaşımı 6061-T6'dan iki kat daha
güçlüdür.
Titanyum, birçok kuvvetli kimyasal'dan etkilenmez.
Etkilenmediğği kimyasallardan bazıılarıı: Nitrik asit - kromik asit - asetik asit - Kalsiyum klorid - amonyum
klorid - Kostik soda - Deniz suyu - Sülfür dioksit vs.
Titanyum insan vücudunda alerji yapmaz.
Titanyum toksik değildir ve hiçbir mikro organizma ile reaksiyona girmez. Bu nedenle vücut içi ve dışı sağlık
alanında geniş bir tatbikat alanı vardır. Terleyen ciltlere devamlı temas eden metallerde (saat bileziği/gözlük)
titanyum uygundur.
http://www.titaniummetals.net
Temel Malzeme Grupları
Titanyum, (Ti)
http://www.titaniummetals.net
Temel Malzeme Grupları
Titanyum, (Ti)
Titanyum doğada her zaman diğer elementler ile bağlı bir şekilde bulunur.
Titanyumun en önemli mineralleri rutil ve ilmenittir. Titanyumun bilinen toplam rezervi
yaklaşık olarak 600 milyon tondur.
Temel Malzeme Grupları
Titanyum mineralleri
İlmenit ve rutil mineralleri günümüzde halen titanyum metalinin üretildiği en önemli
kaynaklardır.
Titanyum metali ticari olarak, karmaşık ve pahalı bir yığın işleme metodu olan Kroll süreci ile
üretilir. Titanyumun göreli olarak yüksek piyasa değeri esas olarak metalin bir diğer pahalı
metal olan magnezyumun feda edildiği işlem süreciyle bağlantılıdır.
Temel Malzeme Grupları
Titanyum üretimi, Kroll Prosesi
2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO (900 °C)
ya da
TiO2 + 2 Cl2 + 2 C → 2 TiCl4 + 2CO (800 °C)
Reaksiyonları sonucu cevherlerden titanyum klorür elde edilir. Titanyum klorür
sıvı magnezyum ile reaksiyona sokulur.
TiCl4 + 2 Mg → 2 MgCl2 + Ti (1100 °C)
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
http://www.msm.cam.ac.uk
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
http://www.msm.cam.ac.uk
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
Temel Malzeme Grupları
Titanyum Uygulama Alanı
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Bakırın insanlık tarihinde kullanılması çok eski çağlarda başlamıştır.
Gelişmiş ülkelerde kişi başına yıllık bakır tüketimi 10 kg civarındadır. Az gelişmiş ülkelerde 1-2
kg arasında değişmektedir.
Yüksek elektrik ve ısı iletkenliği bakırı, elektrik santralleri ve iletken malzemelerin
vazgeçilmezi haline getirmiştir.
Dünyada bakır üretimi, sülfürlü ve oksitli bakır cevherlerinin madencilik yöntemleri ile
çıkarılması ve zenginleştirilmesi ile yapılmaktadır.
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Bakırın önemli mineralleri
Kalkopirit, % 36.6
Kalkozit, % 79.9
Malahit, % 57,4
Azurit, % 55,2
Bornit, % 55,5-69.6
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Yoğunluk 8,96 g/cm3, ergime derecesi 1085 oC’dir. Bakıra tarihte
ilk defa Kıbrıs'ta rastlandığından tüm dillerdeki isimlerinin
Cyprium kelimesinden türediği tahmin edilmektedir.
1. Dünya'nın hemen hemen tüm bölgelerinde bulunması nedeniyle geniş ölçüde üretiminin
yapılabilmesi,
2. Elektriği diğer bütün metaller içinde gümüşten sonra en iyi ileten metal olması,
3. Endüstriyel önemi yüksek, pirinç, bronz gibi alaşımlar yapmasıdır.
4. Yüksek ısıl iletkenlik
Çıplak iletkenler, paralar, yalıtılmış hava hattı ve yeraltı güç kabloları elektrik enerjisi iletim ve
dağıtımının başlıca elemanlarıdır. Yakın zamana kadar, elektrik enerji iletim ve dağıtımında,
bakır, uygun özellikleri nedeni ile bu alandaki ana iletken malzemesi olmuştu. Bakır, yüksek
elektrik geçirgenliği, işlenebilme ve mekaniksel özellikleri iyi olan bir metaldir. Gümüşten
sonra en iyi iletken metal bakırdır.
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Temel Malzeme Grupları
Bakır, (Cu)
Ekonomik Metalurjisi
Farklıı bir sıınııflandıırma:
Kııymetli Metaller
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Altıın, Gümüşş, Elmas, PGM (platin grubu metaller)
PGM: platin, paladyum, rodyum, iridyum, osmiyum, rutenyum.
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Değerli metaller kimyasal olarak birçok elementten daha az reaktiftirler.
Genellikle sünek ve yüksek parlaklığa sahiptirler.
Önemli yatırım aracı haline gelmişlerdir.
Özellikle Au, Ag, Pt ve Pd uluslararası piyasalarda işlem görmektedirler.
http://www.fastmarkets.com/all-about-metals/precious-metals/
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
metal
Price $/troy once
Altın
Platin
Rodyum
İridyum
Paladyum
Osmiyum
Rutenyum
Gümüş
1721
1547
1140
1050
614
400
90
32
1 kg 32,15 troy once
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
APPLICATIONS AND USES FOR PGE
Pt,Pd,Rh,Ru
Kimyasal reaksiyonlar için katalizör
Pt,Pd
Dental
Pt,Pd
Electronics – LCD Display, fiber optic cable
Pt
Pd
Ir
Electronics
Hard drive disc
Pt
Fuel Cells – electrodes
Pt,Rh
Temperature & Gas sensing- thermo couples for
science and steel industry
Termoelemanlarda
Pt
Petrolde, yakıtın rafinasyonunda katalizör
Pt
Medikal, implants
Pt
Pt
Os
Takı
Yatırım
Kalem uçları
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Pacemakers, Pt
Kalp ritmini ayarlayan alet
İmplantable defibrillator
Otomatik elektro şok cihazı
http://www.umm.edu/ency/carepoints/Implantable-cardiac-defibrillator.htm
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
The procedure involves inserting a 3.5 mm
(0.13 inch) wide piece of specially developed
jewelry -- the range includes a glittering halfmoon or heart -- into the eye's conjunctiva
under local anesthetic at a cost of 500 to
1,000 euros ($610 to $1232). The implant is
made of platinum.
İmplantların kalınlığı 1 mm,
boyutları 5-8 mm x 10-15 mm
Göz kapağı
http://www.meddev-corp.com
http://www.richmondeye.com
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Platinum and depolama
İlk hard disk IBM tarafından 1957 yılında piyasaya sürüldü.
Bu disk her birinin çapı 24 inch olan 50 diskten oluşmaktaydı.
Ve sadece 5 MB data saklayabiliyordu.
Şimdi Terabaytlar !!!!!
Üreticiler sürekli data saklama kapasitesini artırmak için çabalar.
Bir hard disk eski kayıt aletlerinin mantığı ile yani manyetik özellikler doğrultusunda
çalışır. Bilgi hareket eden bir kol üzerine monte edilmiş bir manyetik kafa ile elde
edilir.
Her bir disk bir veya daha fazla disk içerir. Masaüstü PC lerde genellikle Al
kullanılırken laptoplarda yüksek kaliteli cam kullanılır.
Bu diskler kobalt alaşımları ile kaplanır. Manyetik özelliklerinden dolayı !!!
Oluşan manyetik tabaka her bir datayı kaydeder. Kaydedilen datanın miktarı
manyetik tabaka tarafından oluşturulan alanın kuvveti ile ilgilidir. Bu cobalt
alaşımlarına Pt eklenmesi ile manyetik alan daha kuvvetli hale getirilir.
Tüm diskler Pt içermektedir.
http://www.platinum.matthey.com
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Dişçilikte platin içeren altın alaşımlarının kullanımı uzun üsre devam etti.
Artan altın ve platin fiyatlarından dolayı paladyum bu alanda söz sahibi
oldu.
Özellikle kaplama
kullanılmaktadır.
ve
kopru
uygulamalarında
oldukça
fazla
Paladyum altın ve gümüşle ayrıca bakır ve çinko ile alaşımlanarak
dişçilikte yaygın şekilde kullanılmaktadır.
http://www.stillwaterpalladium.com/dental.html
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Glass - Cam
Platin kaplıı karış
ıştı
ış ırııcıılar
Yüksek sııcaklıık gerektiren uygulamalarda Pt ve
alaşı
şımları
ı yüksek sııcaklıık özellikleri ve reaksiyona
şı
girmeme yeteneğği ile tercih edilirler.
http://www.platinum.matthey.com