MAGNEZYUM

GELECEĞİN MALZEMESİ-MAGNEZYUM

Dünyamızı tehdit eden felaketler içinde ozon tabakasındaki delinmenin en önemli
nedeni kloro-floro karbon (CFC) olmasana karşılık azot oksit, su buharı, sülfür
dioksit ve diğer gazlar da ozon tabakasını etkiler. Avrupa Çevre Komisyonu
Raporları’nda ozon tabakasındaki delinmenin 1994 yılında maksimum seviyeye
çıktığı, metil kloroform ve karbon tetraklorür konsantrasyonunun düşmesi ile
troposferdeki klorür ve bromür bileşiklerinin yavaş yavaş düştüğü gözlenmiştir.
1996 Montreal protokolü ile ozon tabakasına zarar veren gazların kullanımı
Yasaklanmıştır. Ancak atmosferde biriken gazlar önümüzdeki yüzyılın ortalarına
kadar bu etkisini sürdürecektir.
Yine Avrupa Birliği topluluk stratejisi olarak otomobillerden kaynaklanan CO2
emisyonunun azaltılması ile ilgili komisyon bildirisini 1998 ’de bir rapor halinde
yayınlamıştır. Bu rapora göre: CO2 emisyonunun 2003 yılına kadar 165-170 g/km
olması hedeflenirken, 2008 yılına kadar 140 g/km, 2012 yılında ise 120 g/km CO2
emisyonu ulaşılması gereken gerçekçi rakamlar olarak ifade edilmektedir
Sadece CO2 emisyonu değil taşıt araçlarının atmosfere bıraktığı diğer gaz ve katı
yakıtların miktarında da büyük sınırlamalar ve hedefler getirilmiştir.
Atmosfere önemli miktarda zararlı atık salan otomobillerin bu sınırlamaları yerine
Getirecek teknolojilerle üretilmeleri artık zorunludur. Otomobillerde düşük gaz
emisyonu, bir başka deyişle düşük yakıt tüketimi demektir. Önümüzdeki yüzyılda
Avrupa Birliği ülkelerinde yakıt sarfiyatı için 3 litre/100 km hedefi ulaşılması
Gereken önemli bir nokta olarak karşımızda durmaktadır
Daha az zararlı gaz emisyonu daha az yakıt tüketimi, daha az yakıt tüketimi
Daha düşük ağırlık, daha düşük ağırlık ise daha hafif malzeme demektir.

MAGNEZYUM METALİ-ÜRETİMİ VE KULLANIM ALANLARI

Yer kabuğunda bulunan minerallerin % 2,5 kadarı magnezyum içerir. Ekonomik
Olarak kazanılabilir magnezyum minerali 11 ülkede 38 önemli yatakta 380 milyon
Ton olarak çıkarılmaktadır. Magnezyumun kazanıldığı üç temel kaynak
Bulunmaktadır. * Deniz suyu,* Mineral kayaçlar ve* Asbest.
Dünya üzerinde cevher olarak 2.528 milyon ton magnezit (MgCO3) rezervi olduğu,
Potansiyel rezerv ile birlikte toplam 3.395 milyon ton magnezit bulunduğu rapor
Edilmektedir. Türkiye’de magnezit yataklarının önemli bir bölümü Konya-Kütahya-
Eskişehir üçgeninde bulunmakta olup, geri kalanı Erzincan, Çankırı ve diğer
illerdedir. 5. beş yıllık kalkınma planında Türkiye’den 155 milyon ton rezerv ve 5
Milyon ton potansiyel rezerv ile birlikte toplam 160 milyon ton magnezit bulunduğu
Rapor edilmiştir.
Dolomit (CaMg(Co3)) rezervi olarak dünyada çok büyük yatakların olduğu
Bildirilmektedir. Türkiye ise Dolomit rezervi bakımından sınırsız imkânlara sahiptir.
Üçüncü önemli magnezyum hammaddesi Asbest (magnezyum hidra silikat)’tir.
Dünya Asbest rezervi 145 milyon ton olarak verilmektedir. Bu rezervin %60’dan
Fazlası Kanada ve Rusya’da bulunmaktadır. Türkiye Asbest rezervi bakımından
Oldukça zengin bir ülke olup, ülkenin çeşitli bölgelerinde büyük asbest yatakları
vardır. Deniz suyunda ise % 0.127 magnezyum metali bulunur. Dünya üzerindeki
toplam deniz suyu miktarı 1.44x1018 ton olduğuna göre, deniz suyunda toplam
1.83x1015 ton magnezyum mevcuttur . Dünya’daki en büyük magnezyum
yatakları şu şekilde dağılmıştır:
*Kuzey Amerika: ABD, Kanada
*Güney Amerika: Brezilya
*Avrupa: Norveç, Avusturya, Çekoslavakya, Yunanistan, Türkiye, Rusya,
*Yugoslavya
*Asya: Çin, Hindistan, K.Kore
*Okyanusya: Avustralya
*Afrika
Tüm dünyada magnezyum üretimi 1986.da 322.000 ton. Dan 1990 yılına kadar
360.000 ton a çıkmıştır. 2000 yılında bu miktarın 436.000 ton, 2028. de ise hedefin
498.000 ton olacağı belirtilmektedir. Bu tahminler Feichtinger ve Koltermann
Tarafından 1990 yılında yapılmış tahminlerdir. Ancak günümüzde dünyadaki hızlı
Gelişmelere paralel olarak magnezyum üretimindeki artış hedeflerinin anormal
Boyutlara ulaştığı görülmektedir. 1998 yılında bir araştırma firması olan Roskill’in yayınladığı raporlar 2005 yılında 895.000 ton/yıl gibi rakamlardan söz
Etmektedir. Dünya magnezyum üretiminde 1998 yılının ilk çeyreğinde ise bir rekora
Ulaşılmıştır Toplam magnezyum üretimi 89.300 ton olmuştur. Yine Roskill’in
Raporuna göre 1998 yılında toplam magnezyum üretimi 480.000 ton olacaktır. Bu
Rakamlar 5 ana üretim alanına bölünmüş olan toplam dünya üretimidir.
Tüm tahminlerin üzerinde gerçekleşerek 536.000 ton olmuştur.

Magnezyum Alaşımlarının Temel Malzeme Özellikleri

*Yüksek oranda şekillendirme kabiliyeti ve darbe dayanımı; çok yüksek saflıktaki
Alaşımlar da çok iyi korozyon dayanımı gösterir,
*Magnezyum alaşımları döküm prosesin de yüksek döküm hızı, talaşlı imalatta
Uzun takım ömrü ve çok iyi mekanik işlenebilirlik gösterirler,
*Magnezyumun çevre dostu bir metal olduğu belirtilmektedir. Günümüzde
Malzeme seçimini çevresel faktörlerin ortaya koyduğu kriterler belirlemektedir.
Bu faktörler hammaddeden başlayarak üretim, işleme ve geri dönüşüm aşamalarını
Etkilemektedir. Malzeme üretimi ve kullanımının toplam ekolojik etkileri artık
Karşımıza çıkan önemli bir olgudur.
*Geri dönüşüm. Doksanlı yıllar için bir anahtar kelime durumundadır. Artan
Kullanım alanları ile birlikte geri dönen magnezyum hurdalarında da bir artış
Olmuştur. Bu hurdaların ergitilmesi ve dökümü ile ilgili proses tanımlamaları ve
proses sınırları belirlenmiştir.
*Magnezyum termoplastik özelliğe sahip plastik malzemelere bir alternatif
oluşturmaktadır. Magnezyumun yüksek derecelerdeki fleksibilitesi, çalışma
koşullarındaki yüksek verimi, yapısal konstrüksiyonlarda gerekli olan dayanımı
sebebi ile plastiklere göre çok daha yüksek bir avantaja sahiptir. Plastiklerin güneş
ışınlarına maruz kalması ile mekanik özelliklerinde düşme, yaşlanma veya renk
değişimi meydana gelirken, magnezyum alaşımlarının bu konudaki avantajı
tartışılamaz. Bunun yanında uygun fiyat avantajı da dikkate alınmalıdır.
Magnezyumun Üretim Koşulları Bazında Teknolojik Şansı

Bir malzemenin teknolojik olarak diğer malzemelere göre avantajlı olabilmesi için
bazı temel kriterlere sahip olması gerekir. Magnezyum ve alaşımlarının da bu
temel kriterleri gerçekleştirmesi ve dünya rekabet ortamında yerini alması
gerekmektedir. Magnezyumun, bir malzeme olarak özellikle otomobil endüstrisinde
teknolojik şansını arttırabilmesi için aşağıdaki temel koşulları yerine getirmesi
gerekmektedir.
*Üretilebilirlik hedeflerine ulaşmak (en düşük maliyetle malzeme ve ürün
dizaynının optimizasyonu) büretimde daha fazla otomasyon, farklı malzemelerle
kolayca birleştirme yapabilmek (yapıştırma, kaynak v.b);
• daha fazla kütlesel üretim,
• istenilen nihai şekle mümkün olduğunca yakın üretim yapmak,
• kõsa üretim zamanı,
• hem çok kompleks hem de çok basit şekilli parçaların üretimini
yapabilmek, çok ince kesit kalınlıklarında nihai şekil toleranslarına yakın
üretim yapmak,
*Kaplama ve koruma amaçlı daha fazla rekabet edebilir ürünler,
*Üretimde tekrarlanabilirlik, kalitenin test edilebilirliği,
*Pazara hızlı ürün vermek (çok iyi proses- dünya rekabet hızına ulaşmak),
*Proseslerin maliyetini düşürmek, en azından sabit tutabilmek,
*Çevresel sınırlamalara uymak.

Ürün Özellikleri

Ancak yukarıda anılan koşullar gerçekleştiğinde dünya pazarında rekabet edebilir
bir malzeme olmak mümkündür. Bu koşullar dikkate alındığında, malzeme
kullanım alanlarından en önemlisi otomotiv endüstrisi için "magnezyumun
şansının ne olduğu" sorusu akla gelmektedir. Malzeme olarak otomotiv
endüstrisinde magnezyumun şansının artması, ona dünya rekabet piyasasında
önemli avantajlar kazandıracaktır. Magnezyumun % 95’ lik bir oranla kullanıldığı
AZ91 alaşımı ile Al alaşımlarından en çok kullanılan A380 döküm alaşımı
Karşılaştırıldığın da şu avantaj ve dezavantajlar ortaya çıkmakatdır. Zira bugün
otomotiv endüstrisinde hafif metal olarak magnezyumun karşısında aluminyum
durmaktadır:
*Magnezyum çeliğin ve dökme demirin elastik modülünü azaltır, dökme
demirlerde küresel grafitli yapı sağlayarak bu malzemenin titreşim söndürme
özelliğini iyileştirir,
*Magnezyum, aluminyuma göre 1/3 , çelikten ise %75 daha hafiftir,
*Aluminyumun sünekliği %3.tür; Al-Mg alaşõmõ AM50’ de bu %10 olmaktadır.
*Çekme dayanımı, aluminyumdan %25 daha azdır, ancak akma dayanımı aynıdır.
Fakat spesifik dayanım aluminyuma göre daha fazladır. Darbe dayanımı
aluminyumdan %10 daha düşüktür, ancak spesifik darbe dayanımı daha yüksektir.
Yorulma dayanımı aluminyuma göre %35 daha düşük , ancak spesifik yorulma
dayanımı daha fazladır.
*Rijidite:Magnezyumun modülü aluminyuma göre %40 daha düşük, bu bir
dezavantajdır ve termal genleşme gerilmesini azaltır.
*Çentik direnci aluminyuma göre daha iyidir, akma aynıdır.
*Korozyon özellikleri, yüksek saflıktaki alaşımlar için aluminyuma göre daha iyidir,
ancak bazı uygulamalarda aluminyum daha iyidir.
Daha iyi rekabet için magnezyumun zayıf kalan noktalarının geliştirilmesi gereklidir.
Bunun yanında magnezyumun en önemli dezavantajları şunlardır:: Magnezyumun
sürünme dayanımı 20 oC de Al A380 alaşımına göre % 15 daha azdır.
Magnezyumun termal genleşme katsayısı aluminyuma göre %15 daha fazladır.
Sertlik ise %30 daha düşüktür. Bütün bu dezavantajlara karşılık magnezyumun
üretilebilirliği tartışıldığında üretilebilirlik bakımından aşağıdaki noktalarla
karşılaşmaktayız.

OTOMOBİL ÜRETİMİNDE MAGNEZYUM KULLANIMI

Dünya petrol kaynaklarının korunması, emisyonların düşürülme zorunluluğu ve geri
dönüşülebilirlik, ABD, Avrupa ve Japonya’da otomobil endüstrisinde
magnezyumun, çekici bir malzeme olarak dikkatleri üzerinde toplamasına vesile
olmuştur. "Düşük ağırlık" magnezyumun en önemli özelliğidir. Aynı hacimde diğer
malzemelerle karşılaştırıldığında, bir magnezyum parçanın ağırlığı bir çelik
parçanın ancak %23’ü ve bir aluminyum parçanın %64 ’ü kadardır. Yoğunlukları
mühendislik plastikleri ile karşılaştırılabilen magnezyum, dayanım ve geri
dönüşebilirlik nedeniyle daha olumlu özelliklere sahiptir.
Bugün hafif araba ve kamyonlara bakıldığında magnezyum kullanımının çok az
olduğu görülür. ABD’de araç başına magnezyum kullanımı ortalama olarak 0.9 kg
civarındadır. Magnezyum endüstrisi araç ağırlığında, fiyatta ve/veya
komplekslikteki azalmanın yararlarını otomotiv endüstrisine anlatmaya
çalışmaktadır. Bu endüstrinin birincil odaklandığı nokta otomobil dizaynlarına parça
parça magnezyumun sokulmasını sağlamak şeklindedir. Bir otomobil üretiminde
ağırlıktan azalmayı sağlayacak sistemler beş ana grupta toplanabilir, 1) gövde, 2)
motor, 3) elektrik ve elektronik sistem, 4) transmisyon, 5) kasa, süspansiyon ve
tekerlekler. Otomobillerde kullanılan ön panel çelik ve plastik teknolojisi ile
üretildiğinde 25-30 kg ve yaklaşık 60 parçadan oluşurken, magnezyum kullanılarak
üretilen parça tek bir parçadır ve ağırlığı yalnızca 10 kg’dır. Bu sadece çok
çarpıcı tek bir örnektir. Otomobilin her bir parçası böylesi uygulamalar için
uygundur.
Düşük ağırlıkları yanında, iyileştirilmiş korozyon davranışları, yüksek toklukları
(AM50HP, AM20HP) ve iyi dökülebilirlik özellikleri ile çok büyük ama ince kesitli
parçaların dökülebilmesi gibi özellikleri, magnezyum alaşımlarının otomotiv ve
elektronik endüstrisinde kullanım alanının genişleyerek, pazar payını arttırmasına
neden olmuştur. 1935 yılından beri otomobillerin çeşitli parçalarında kullanılmaya
başlanan magnezyum alaşımları üretim hızı, işlenebilirlik, geri dönüşüm ve
magnezyumun gelişim trendi nedeniyle hergün önemini arttırmaktadır. Kum veya
Basınçlı dökümle üretilebilen otomobil parçalarına ait bazı örnekler şunlardır:
vites kutusu, fren pedal taşıyıcısı, tekerlek, ventil, hava fitresi ve ateşleme

sistem kutuları vb. Bunun dışında AUDİ V8.in ön paneli magnezyum alaşımıdır.
Corvette V8.in motor bloğu.nun magnezyumdan yapılabildiğı bilinmektedir.
Ayrıca oturma koltukları (Mercedes-Benz), yük araçlarının tekerlekleri,
direksiyon göbeği, direksiyon simidi (Toyota), tekerlek kapağı gibi parçalar
magnezyum alaşımlarından üretilmektedir.
Magnezyumun otomobillerde kullanımı uzun bir geçmişe sahiptir. Hem malzeme
özellikleri hem de fiyat bakımından aluminyum ve plastik malzemelere rakip
olabilecek bir malzemedir. Bu malzemenin temel araştırma konusu korozyon
davranışı ile ilgili olup, korozyon davranışın kötü yönde etkileyen demir, nikel,
bakır gibi ağır metaller olmaksızın magnezyum dökümünü gerçekleştirecek
ilerlemeler üzerinde çalışılmaktadır. Ağırlıktan kazanç ve uygun fiyat özelliklerinin
yanında öncelikle korozyon davranışı yüksek, yüksek saflıkta alaşım üretimi ile
yüksek mukavemet ve uzamayı kombine edecek magnezyum basınçlı döküm
alaşımlarının geliştirilmesi gereklidir. Bunu gerçekleştirebilmek için en dar anlamda
otomobil üreticileri, hammadde sağlayanlar ve dökümcüler ortak bir çalışma ile bir
araya gelerek amaca uygun döküm teknikleri geliştirmelidir.
Geleceğin yüksek teknoloji malzemesi olarak tanımlanan magnezyumun, gelecek
yıllarda endüstriyel uygulamalarda büyük bir gelişme hızına ulaşacağı
beklenilmektedir. 2000.li yılların otomobillerinde 40 kg magnezyum
kullanımının gerçekçi olacağı yüksek sesle artık ifade edilmektedir. Hava ve
kara taşıtlarında önemli olan düşük ağırlık ve ekstrem yüklemenin
kombinasyonudur. Bu nedenle, uçakların sürtünen ve taşıyan kısımlarında
magnezyum kullanımı gündeme gelmektedir