+1.500 °C’ye kadar yüksek sıcaklıkta sürünme dayanımı testi
Case Study
- Müşteri:Magdeburg, Otto von Guericke Üniversitesi
- Yer: Magdeburg, Almanya
- Sektör:Enstitü & Akademi
- Konu:Yeni nesil yüksek sıcaklık malzemelerin mekanik test ve karakterizasyonu
Şubat 2026
Modern yüksek sıcaklık malzemeleri geliştirmek, enerji ile havacılık ve uzay teknolojilerindeki ilerlemeler için kritik bir adımdır. Yüksek sıcaklık malzemelerinin mekanik testi, test teknolojisi ve ölçüm sistemleri açısından yüksek standartlar gerektirir. +1.500 °C’ye kadar olan sıcaklıklarda oksidasyon, sıcaklık gradyanları ve çevresel etkiler, ölçüm sonuçlarını önemli ölçüde etkileyebilir. Çevresel faktörler ölçüm sonuçlarını ciddi şekilde etkileyebilir. Ayrıca modern malzeme tasarımları, çok küçük numuneler, düşük test hızları ve uzun süreli sürünme testleri gerektirir. Bu doğrultuda, Magdeburg Otto-von-Guericke Üniversitesi Malzeme, Teknolojiler ve Mekanik Enstitüsü (IWTM) bünyesindeki Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Anabilim Dalı, 2019’dan itibaren uygun bir test makinesi teminini planlamıştır.
Magdeburg, Otto von Guericke Üniversitesi
Magdeburg Otto-von-Guericke Üniversitesi (OVGU), Saksonya-Anhalt’ta bulunan bir devlet üniversitesidir ve 1993 yılında birkaç yüksekokulun birleşmesiyle kurulmuştur. Mühendislik, doğa bilimleri, tıp, ekonomi ve beşeri bilimler alanlarında geniş bir öğretim ve araştırma portföyünü kapsamaktadır.
Bu yapı içinde, Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Profesörlüğü, Malzeme, Teknoloji ve Mekanik Enstitüsü'nde (IWTM) yer almaktadır. Uzman bir araştırma birimi olarak, çalışma grubu zorlu çalışma koşullarına yönelik malzemelerin araştırılması, geliştirilmesi, karakterizasyonu ve değerlendirilmesi ile ilgilenmektedir. Yüksek sıcaklıklarda mekanik ve termomekanik testler önemli bir odak noktasıdır.
Laboratuvarlarımızda, metalik ve intermetalik malzemelerin yanı sıra malzeme birleşimlerinin karakterizasyonu için kapsamlı test altyapısı ve modern yöntemler mevcuttur. Refrakter metal bazlı yeni yüksek sıcaklık malzemelerinin araştırılması ve +1.500 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda mekanik özelliklerinin belirlenmesi, önemli bir araştırma odağı oluşturmaktadır.
Deneysel çalışmalar, eşlik eden analiz, modelleme ve simülasyon ile tamamlanmaktadır. Bu temelde, OVGU sanayi ve araştırma için kapsamlı araştırma ve test hizmetleri ile iş birliği fırsatları sunmaktadır.
Test teknolojisine yönelik gereksinimler
Otto-von-Guericke Üniversitesi Magdeburg (OVGU) Malzeme, Teknolojiler ve Mekanik Enstitüsü (IWTM) bünyesindeki Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Anabilim Dalı, özellikle enerji ve yüksek sıcaklık uygulamaları için zorlu çalışma koşullarına uygun malzemeleri araştırmaktadır. Deneysel temel araştırmalar için, kontrollü atmosfer koşullarında zaman ve sıcaklığa bağlı testleri güvenilir, tekrarlanabilir ve standartlara uygun şekilde gerçekleştirebilen bir test sistemine ihtiyaç duyulmuştur.
Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Anabilim Dalı’nın Ekim 2019’daki kuruluşundan bu yana, +1.500 °C’ye kadar yüksek sıcaklık malzemeleri testleri için yeni bir zaman dayanımı test cihazının temin edilmesi planlanmıştır.
Amaç, +1.500 °C’ye kadar çekme, basma ve eğme testlerinin yanı sıra zaman dayanımı ve sürünme testlerini gerçekleştirebilecek bir test sistemi kurmaktı. Geniş bir sıcaklık aralığının yanı sıra, çok düşük deformasyon hızlarında kararlı kuvvet ve uzama kontrolü ile küçük numunelerde hassas uzama ölçümü de gereklidir.
Ayrıca, testlerin uluslararası araştırma sonuçları ve endüstriyel test standartları ile karşılaştırılabilirliğin sağlanması amacıyla standartlara uygun olarak gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Sistem, oksidasyon ve çevresel etkileri kontrol altına almak için hem yüksek vakum altında hem de koruyucu gaz ortamında test yapılmasına olanak sağlamalıdır.
ZwickRoell çözümü
Bu gereksinimleri karşılamak üzere, Anabilim Dalı, entegre yüksek sıcaklık vakum kabinine sahip Kappa 100 SS-CF elektromekanik zaman dayanımı test cihazı’yi tercih etmiştir. Sistem, malzemenin zaman, sıcaklık ve yük bağımlı davranışlarını incelemek için özel olarak tasarlanmıştır ve hem araştırma hem de kalite odaklı testler için uygundur.
Kappa 100 SS-CF, boşluksuz merkezi vidalı tahrik sistemine sahip, yüksek rijitlikte dört sütunlu bir test çerçevesi ile donatılmıştır. Bu yapı, kuvvetin numuneye tam eksenel olarak uygulanmasını sağlar ve numune üzerindeki olası dış etkileri en aza indirir. Sistemin maksimum nominal kuvvet kapasitesi 100 kN’dir. Yüksek çözünürlüklü ölçümler için ise, kuvvet ölçümü üzerindeki sürtünme ve sıcaklık etkilerini azaltmak amacıyla vakum kabini içinde doğrudan 50 kN’lik bir yük hücresi kullanılmaktadır.
Sistemin temel bileşenlerinden biri, tungsten ısıtma elemanlarıyla donatılmış entegre yüksek sıcaklık vakum kabinidir. Kullanılan 3 bölgeli fırın, numunede +1.500 °C'ye kadar testler yapılmasına olanak tanır ve numune alanında homojen bir sıcaklık dağılımı sağlar. Testler hem yüksek vakum altında hem de inert gaz ortamında gerçekleştirilebilir; böylece oksidasyon ve çevresel etkiler hedefli bir şekilde en aza indirilebilir.
Zorlu koşullar altında hassas ölçüm
Numune deformasyonunun temassız olarak ölçülmesi için optik bir ekstansometre kullanılır. laserXtens 1-32 HP/TZ, 1,5 ile 25 mm arasındaki başlangıç ölçü uzunluklarında çok küçük uzamaların yüksek çözünürlükle ölçülmesini sağlar ve numune üzerine ölçüm işaretleri yerleştirilmesine gerek olmadan EN ISO 9513 standardına göre 0,5 doğruluk sınıfını karşılar.
Numuneyle mekanik temas olmadığı için, malzeme yüksek sıcaklıklarda da etkilenmez. Bu, özellikle kırılgan malzemeler veya çok küçük numuneler için avantajlıdır. Sınırlı lazer yansıması veya uzun süreli zaman dayanımı testleri durumunda, alternatif olarak videoXtens HP/TZ'nin entegre işlevselliği kullanılabilir. Bunun için gerekli olan numune işaretleme işlemi nedeniyle, numune üzerinde testler yalnızca +1.400 °C’ye kadar gerçekleştirilebilmektedir.
Kappa 100 SS-CF’nin modüler ölçüm, kontrol ve düzenleme elektroniği, yüksek kontrol kararlılığı ile kuvvet ve uzama kontrollü testlerin gerçekleştirilmesine olanak sağlar. µm/h aralığındaki çok düşük test hızları da güvenilir bir şekilde gerçekleştirilebilir.
Stanadartlara uygun testler
Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Anabilim Dalı’nda, sistem kullanılarak +1.500 °C’ye kadar çekme, basma ve eğme testleri gerçekleştirilmektedir Zaman dayanımı ve sürünme testleri, ISO 204 ve ASTM E139 standartlarına uygun olarak gerçekleştirilir. Kuvvet ölçümü, DIN EN ISO 7500-1 standardına uygun şekilde tasarlanmıştır. Böylece, test sonuçlarının uluslararası araştırma ve endüstri standartları ile yüksek derecede karşılaştırılabilirliği sağlanır.
„Kappa 100 SS-CF, yeni yüksek sıcaklık malzemelerinin araştırılması ve geliştirilmesinde merkezi bir unsur haline gelmiştir. Koruyucu gaz veya vakum altında +1.500 °C’ye kadar test sıcaklıklarında yapılan malzeme karakterizasyonu, bize uygulama açısından kritik sıcaklık aralığında mevcut ve yeni nesil malzemelerin deformasyon mekanizmalarını daha derinlemesine anlama olanağı sağlar."
Dr.-Ing Georg Hasemann, Magdeburg Otto-von-Guericke Üniversitesi
Sonuçları ve katkıları
Kappa 100 SS-CF'nin devreye alınmasıyla, Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Anabilim Dalı'nın test olanakları hedefli bir şekilde genişletildi. Bu sistem, yüksek sıcaklık direncini hassas kuvvet ve uzama ölçümü ile birleştirerek, standartlara uygun zorlu yüksek sıcaklık testlerinin gerçekleştirilmesini sağlar. Böylece, modern yüksek sıcaklık malzemelerinin mekanik karakterizasyonu için güçlü ve geleceğe dönük bir platform sunulmaktadır. Böylece, Anabilim Dalı enerji ile havacılık ve uzay teknolojileri için yeni malzemelerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Gerçek kullanım koşullarının tekrarlanabilir simülasyonu sayesinde, mikro yapı-özellik ilişkileri sağlam bir şekilde analiz edilebilir ve dayanıklı mekanik karakteristik değerler belirlenebilir. Zaman dayanımı/sürünme testlerine yönelik test laboratuvarı, ayrıca Magdeburg Otto-von-Guericke Üniversitesi’nin sanayi ve araştırma için yetkin bir iş ortağı olarak konumunu güçlendirmektedir. Elde edilen test sonuçları, özellikle yüksek sıcaklıkta çalışan bileşenlerin tasarımı veya yeni malzeme konseptlerinin kalifikasyonu gibi endüstriyel uygulamalara doğrudan aktarılabilir.
