Şekil Hafızalı Alaşımlar Nedir?
Gerçek şekline veya boyutuna geri dönebilme yeteneğine sahip olan metalik malzemeler şekil hafızalı alaşımlar olarak adlandırılır. Bu alaşımlar ısı değişimlerine duyarlıdır ve kritik dönüşüm sıcaklıklarının üzerinde veya altında iki farklı kristal yapıya da sahip olabilirler. Düşük sıcaklıklarda deforme olmalarına karşılık yüksek sıcaklıklarda eski hallerine dönebilirler.
En çok kullanılan alaşımlar nikel-titanyum alaşımları ve bakır esaslı alaşımlarıdır. Bunun sebebi bu alaşımlar şekil değişimi esnasında önemli büyüklükte kuvvet üretebilirler. Endüstride en çok kullanılan alaşımlar; şekil hafızalı NiTi alaşımları ve bakır esaslı alaşımlardır. Bakır esaslı alaşımlar daha ucuz, korozyona karşı direnci az, eritilmesi daha kolay ve daha geniş potansiyel dönüşüm sıcaklık ayarına sahiptir. NiTi alaşımları ise korozyona karşı aşırı dirence sahip, çok daha yüksek sünekliğe sahiptir.
Şekil Hafızalı Alaşımlar Nerede Kullanılır?
İleride her alanda kullanılması düşünülen bu alaşımlar, günümüzde elektronik aygıtlar, uzay araçları, gözlük çerçeveleri, biyomedikal uygulamalarda, robotikte kullanılır. Tıp alanında; damar içindeki pıhtıların geçebilmesi, ortodontik tel uygulamaları ve çene cerrahisinde sıkça kullanılır.
Daha anlaşılır anlatmak gerekirse arabanızla yaptığınız bir kazada arabanın ön mekanizmasında oluşacak hasarlar için bir sürü para harcanır. Ama arabanızın ön mekanizması şekil hafızalı alaşım olsaydı ne olurdu? O zaman biraz sıcak su döker ve eski haline getirebilirdiniz. Bu sayede paranız sizde kalmış olurdu.
Havacılık Alanında Şekil Hafızalı Alaşımlar Nerelerde Kullanılır?
Şekil hafızalı alaşımlar, havacılık uygulamalarında ilk olarak 1970’li yılların başlarında F-14 savaş uçaklarının hidrolik borularında kaplin olarak kullanılmasıyla başladığı söylenilebilir. Bu uygulamada başarılı olduktan sonra, şekil hafızalı alaşımlar için havacılık alanında kullanımın önü açılmıştır. Aktüatörler başta olmak üzere titreşim sönümleyiciler, değişken nozul ve kanatlar, motor valfleri, yapısal bağlantı elemanları vb. mekanizmalar şekil hafızalı alaşımların havacılık alanındaki uygulamalarına örnek olarak gösterilebilir.
Akıllı malzemeler daha çok kontrol yüzeylerinde kullanılması planlanmaktadır. Akıllı kanat projesinin amacı, kanat yapısının değişik ortamlar için, akıllı malzemeler kullanarak optimize edilmesidir. Günümüzde mevcut menteşeli sistem yerine şekil hafızalı alaşımlar kullanılarak menteşesiz, kanadın devamı olarak gelen kontrol mekanizmaları geliştirilmektedir. Daha sonraki adımlarda ise tüm kanadın şekil hafızalı alaşımlardan oluşmasıdır. Bu sayede uçağın hava direnci düşürülerek performans artışı sağlanmış olabilmesi, iniş-kalkış sırasında %40’a kadar ses azaltılabileceği ve %3-12 arası yakıt tasarrufu yapılabileceği öngörülüyor. Ayrıca uçuş şartlarına göre aerodinamik kayıpları da minimize ederek en verimli kanat profiliyle uçması mümkün olacaktır. NASA ve Boeing tarafından üzerinde çalışılan esnek kanat tasarımları vardır. Bu yöndeki çalışmaları, NASA Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi tarafından FlexFoil adıyla 2014’de gerçek uçuşlarda test edilmeye başlanmış ve başarılı sonuçlar alınmıştır.
Geliştirilen başka bir proje ise NASA, Boeing, General Electric Aircraft Engines, ve birkaç kuruluşun da bir araya gelerek oluşturduğu değişken alanlı fan nozulu teknolojisi (VAFN) gelecekte daha sessiz ve verimli jet motorlarına imkân tanıyor.
Şekil hafızalı alaşımların kullanıldığı diğer havacılık uygulaması ise Boeing firması tarafından denenmektedir. Boeing, şekil hafızalı alaşımlardan yapılmış olan aktüatörler kullanarak hareketli şeritler (chevron) tasarlamıştır ve Boeing 777-300 ER uçağı üzerine takılı olan GE90-115B jet motoru üzerinde test etmiştir. Bu şeritlerin görevi, hava ve sıcak gazı karıştırmaktır. Böylece ses oluşumunu azaltmaktır. Uçağın düşük hız ve irtifalarda, şeritler içe doğru kıvrılır ve hava-gaz karışımını sağlayarak motor sesini azaltır. Yüksek hız ve irtifalarda ise şeritler düzleşir ve motor performansını arttırır.
Şekil hafızalı alaşımlar insansız hava araçlarında da kullanılmaktadır. Şekil hafızalı alaşımlar kullanılarak insansız hava araçları için uyumlu kanatlar tasarlanabilir ve bu kanatlar değişebilen hava şartlarına göre şekil değiştirebilmekte ve aerodinamik optimizasyonu da sağlayabilmektedirler.
