KAAN motorunda kullanılacak miktarı açıklanmasa da renyum, yüksek sıcaklık türbin alaşımları için kritik. Türkiye yerli malzeme yetkinliği geliştiriyor.
Renyum, jet motorlarının yüksek sıcaklık altında çalışan türbin parçalarında kullanılan nikel bazlı süper alaşımların dayanımını artırıyor. KAAN için geliştirilen TF35000 motorunda kullanılacak alaşımın içeriği açıklanmasa da Türkiye, KRİSTAL ve CEVHER projeleriyle kritik motor malzemelerinde yerli üretim yetkinliği oluşturuyor.
Türkiye’nin millî muharip uçağı KAAN’a güç vermek amacıyla geliştirilen TF35000 turbofan motorunda çalışmalar 2026 itibarıyla sürerken, motorun yüksek sıcaklık bölümlerinde kullanılacak ileri malzemeler programın en kritik teknoloji başlıklarından birini oluşturuyor. TEI ve TRMOTOR tarafından Savunma Sanayii Başkanlığı himayesinde geliştirilen 35 bin libre itki sınıfındaki motorda yüksek sıcaklığa dayanıklı süper alaşımlar, gelişmiş kaplamalar ve soğutma teknolojileri kullanılacak. Bu malzeme grubunun stratejik bileşenlerinden biri de renyum olarak öne çıkıyor.
Renyum; özellikle yüksek basınç türbin kanatçıkları gibi aşırı sıcaklık, basınç ve merkezkaç kuvveti altında çalışan parçalarda kullanılan bazı nikel bazlı tek kristal süper alaşımlara ekleniyor. Element, alaşımın yüksek sıcaklık altında zamanla şekil değiştirmeye karşı direncini artırarak motorun daha ağır çalışma koşullarına dayanmasına katkı sağlıyor.
Bununla birlikte renyumun bütün jet motorlarında zorunlu olarak kullanıldığı veya bir uçağın renyum olmadan uçamayacağı yönündeki değerlendirmeler teknik açıdan kesinlik taşımıyor. Motor üreticileri, maliyet ve tedarik risklerini azaltmak amacıyla daha az renyum içeren veya renyum kullanılmayan yeni süper alaşımlar üzerinde de çalışıyor.
Renyum nedir?
Atom numarası 75 olan renyum, nadir toprak elementi değil, geçiş metalleri sınıfında bulunan bir elementtir. Doğada çoğunlukla bağımsız bir maden yatağı hâlinde bulunmaz; bakır ve molibden cevherlerinin işlenmesi sırasında yan ürün olarak elde edilir.
Yaklaşık 3 bin 186 santigrat derecelik ergime sıcaklığına sahip renyum, karbon ve tungstenin ardından en yüksek ergime sıcaklığına sahip elementler arasında yer alıyor. Yüksek sıcaklıklardaki kararlı yapısı, onu havacılık motorları ve gaz türbinleri için değerli bir alaşım elementi hâline getiriyor.
ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumuna göre dünyada tüketilen renyumun yüzde 80’den fazlası, başta jet motoru türbin kanatçıkları olmak üzere yüksek sıcaklık süper alaşımlarında kullanılıyor. Kalan bölümün önemli kısmı ise petrol rafinasyonunda kullanılan katalizörlerde değerlendiriliyor.
Jet motorlarında renyum nerede kullanılıyor?
Jet motorlarının en zorlu çalışma ortamlarından biri, yanma odasının hemen arkasında bulunan yüksek basınç türbini bölümü. Buradaki kanatçıklar sıcak gazlara, yüksek dönüş hızlarına ve sürekli mekanik gerilime aynı anda dayanmak zorunda kalıyor.
Bu parçalar genellikle tane sınırlarının oluşturabileceği zayıflıkları azaltmak amacıyla tek kristal yapıda üretilen nikel bazlı süper alaşımlardan imal ediliyor. NASA tarafından geliştirilen farklı tek kristal alaşım çalışmaları, renyumun alaşım bileşimine belirli oranlarda eklenmesinin sürünme direnci ve yüksek sıcaklık dayanımı üzerinde güçlü etkiler oluşturabildiğini gösteriyor.
Renyum, türbin kanatçığının tek başına yüksek sıcaklığa dayanmasını sağlamıyor. Malzeme teknolojisi; kanatçık içindeki soğutma kanalları, yüzey kaplamaları, termal bariyerler ve motorun hava soğutma sistemiyle birlikte çalışıyor. TEI de TF35000 için süper alaşım, ileri kaplama ve soğutma teknolojilerinin birlikte kullanılacağını belirtiyor.
KAAN’da ne kadar renyum kullanılacak?
KAAN’ın yerli motoru TF35000’de kullanılacak süper alaşımların ayrıntılı kimyasal bileşimi kamuoyuyla paylaşılmadı. TEI’nin resmî açıklamalarında motorun yüksek sıcaklığa dayanıklı süper alaşımlara sahip olacağı belirtilirken alaşımlardaki renyum oranına veya motor başına kullanılacak miktara yer verilmiyor.
Bu nedenle TF35000’in her birinde 5 ila 8 kilogram, çift motorlu KAAN’da ise 10 ila 16 kilogram saf renyum kullanılacağı yönündeki rakamlar resmî olarak doğrulanmış teknik veriler değil. Motorun alaşım formülü, türbin kademelerinin tasarımı ve kullanılan kanatçık sayısı açıklanmadan uçak başına kesin miktar hesaplanması mümkün görünmüyor.
Benzer şekilde sivil uçaklarda 25 ila 50 kilogram, savaş uçaklarında 8 ila 10 kilogram renyum kullanıldığına ilişkin genel rakamlar da bütün uçak ve motor tiplerine uygulanabilecek sabit değerler olarak değerlendirilmemeli. Kullanım miktarı motor modeli, türbin tasarımı ve seçilen alaşım ailesine göre değişiyor.
Detaylı Araştırma Sonucu
Türkiye’nin tek kristal kanatçık hamlesi: KRİSTAL Projesi
Türkiye, jet motorlarının yüksek sıcaklık bölümlerinde kullanılan tek kristal türbin kanatçıklarına yönelik teknoloji çalışmalarını KRİSTAL Projesi kapsamında yürüttü.
TÜBİTAK’ın 2019 Faaliyet Raporu’nda proje, “Havacılıkta Kullanılan Nikel Süperalaşım Malzeme ve Üretim Proseslerinin Geliştirilmesi” adıyla yer aldı. Proje, nikel esaslı süper alaşım geliştirilmesi ile bu malzemelerin hassas döküm ve tek kristal üretim süreçlerinin Türkiye’ye kazandırılmasını amaçladı.
TEI’nin açıklamasına göre proje kapsamında elde edilen bilgi birikimi kullanılarak TEI-TS1400 turboşaft motorunun yüksek basınç türbininde kullanılacak soğutmalı ve soğutmasız tek kristal türbin kanatçıkları üretildi ve TEI’ye teslim edildi.
Bu aşama, hazır bir alaşımı satın alarak parça dökmenin ötesinde; kalıp tasarımı, yönlendirilmiş katılaşma, tek kristal yapının oluşturulması, ısıl işlem, kaplama, kalite kontrol ve parça doğrulama süreçlerinin birlikte kazanılması açısından önem taşıyor.
CEVHER Projesi ile ham madde yerlileştirmesi
Tek kristal kanatçık üretim yeteneğinin ardından, bu parçalarda kullanılan havacılık kalitesindeki süper alaşımların ham maddeden itibaren Türkiye’de geliştirilmesi için CEVHER Projesi başlatıldı.
TÜBİTAK MAM, TEI ve Meta Nikel Kobalt Madencilik iş birliğiyle 2020’de imzalanan CEVHER Projesi kapsamında yurt dışından tedarik edilen havacılık gaz türbin motoru malzemelerinin geliştirilmesi ve toz metalürjisiyle türbin diski üretiminde kullanılacak kapsülleme sisteminin oluşturulması hedeflendi.
Program daha sonra Faz-2 KÜLÇE Projesi ile genişletildi. Bu aşamada havacılık gaz türbini malzemelerinin geliştirilmesi, alaşımların ergitme süreçleri ve türbin diski üretim yöntemlerine yönelik çalışmaların sürdürülmesi amaçlandı.
TÜBİTAK MAM’ın güncel proje bilgilerine göre çalışmalar; havacılık sektöründe kullanılan ve tedariki ihracat onaylarına bağlı olan farklı nikel ve kobalt bazlı süper alaşımların yerli imkânlarla geliştirilmesini kapsıyor.
TF6000 ve TF10000, KAAN motoruna giden teknoloji yolu
TEI-TF6000 ve art yakıcılı TEI-TF10000 motorları, yalnızca belirli platformlara güç vermek amacıyla değil, KAAN için geliştirilen daha büyük motorun ihtiyaç duyduğu teknoloji ve insan kaynağının oluşturulması için de yürütülüyor.
TEI, 6 bin libre kuru itki üreten TF6000 programını KAAN motoruna giden yolda bir teknoloji kazanımı ve gösterim projesi olarak tanımlıyor. TF10000 ise art yakıcıyla 10 bin libre itki sağlayacak biçimde geliştiriliyor ve türbin soğutma teknolojilerini de içeriyor.
Bu programlarda kazanılan kompresör, yanma odası, türbin, art yakıcı, kontrol sistemi, malzeme ve soğutma tecrübesinin 35 bin libre sınıfındaki TF35000’e aktarılması hedefleniyor.
Renyum üretimi neden sınırlı?
Renyumun temel zorluğu yalnızca yüksek fiyatı değil, doğada çok düşük yoğunlukta bulunması ve çoğunlukla başka metallerin üretimine bağlı bir yan ürün olması.
USGS, renyumun büyük bölümünün molibden içeren porfirik bakır yataklarından ve molibden konsantrelerinin kavrulması sırasında oluşan baca tozlarından elde edildiğini belirtiyor. Bu yapı, üretimin doğrudan renyum talebine göre artırılmasını zorlaştırıyor; çünkü tedarik büyük ölçüde bakır ve molibden üretim miktarına bağlı kalıyor.
Güncel USGS verileri, renyum üretiminin sınırlı sayıda ülkede yoğunlaştığını gösteriyor. Ancak dünyada yalnızca beş ülkede üretim tesisi veya yalnızca dokuz ülkede işleme altyapısı bulunduğu yönündeki kesin sayılar, erişilebilen resmî kaynaklarda doğrulanmıyor. USGS’nin farklı yıllara ait verileri birincil ve ikincil üretimin daha geniş bir ülke grubunda gerçekleştirildiğini gösteriyor.
Hurda motorlar neden değerli?
Kullanım ömrünü tamamlayan jet motorlarının sıcak bölüm parçaları, nikel, kobalt, tungsten ve renyum gibi değerli alaşım elementleri içerdiği için geri dönüşüm açısından önem taşıyor.
USGS, kullanılmış motor parçalarından elde edilen “engine revert” malzemesinin ve nikel bazlı süper alaşım hurdalarının ikincil renyum üretimindeki rolünün arttığını belirtiyor. Almanya, ABD, Kanada, Fransa, Japonya, Polonya ve Rusya gibi ülkelerde farklı dönemlerde ikincil üretim faaliyetleri yürütüldü.
Ancak uçak gövdelerinin değersiz olduğu veya motorların yalnızca renyum nedeniyle söküldüğü yönündeki ifade gerçeği tam olarak yansıtmıyor. Uçak gövdelerindeki alüminyum, titanyum ve diğer metaller de geri dönüştürülüyor; motorların daha yüksek değer taşıması ise içerdiği ileri alaşımlar, karmaşık parçalar ve yeniden kullanılabilir bileşenlerle bağlantılı.
Renyum gerçekten vazgeçilmez mi?
Renyum, günümüzde kullanılan bazı yüksek performanslı tek kristal süper alaşımlar açısından çok önemli olsa da teknik olarak alternatifsiz değil.
NASA ve ABD Enerji Bakanlığı destekli çalışmalar, rhenium miktarı azaltılmış veya rhenium içermeyen yeni alaşım formüllerinin geliştirilebildiğini gösteriyor. Bunun temel nedenleri arasında renyumun maliyeti, yüksek yoğunluğu ve tedarik zincirindeki kırılganlık bulunuyor.
Dolayısıyla bir ülkenin savaş uçağı motoru geliştirebilmesi için mutlaka kendi renyum madenine sahip olması gerekmiyor. Asıl stratejik gereklilik; uygun alaşımı tasarlayabilmek, ham maddeyi güvenilir kaynaklardan temin edebilmek, saflaştırma ve ergitme süreçlerini yönetebilmek, tek kristal parçaları üretebilmek ve bütün bu süreçleri havacılık standartlarında doğrulayabilmek.
KAAN açısından kritik olan ne?
KAAN’ın yerli motor programındaki başarı yalnızca renyum tedarikine bağlı değil. TF35000’in geliştirilmesi; aerodinamik tasarım, kompresör, yanma odası, türbin, art yakıcı, dijital motor kontrol sistemi, ileri kaplama, soğutma, test ve sertifikasyon çalışmalarının birlikte tamamlanmasını gerektiriyor.
Renyumun stratejik önemi ise Türkiye’nin ileri süper alaşım geliştirme ve üretme yeteneğinin bir göstergesi olmasından kaynaklanıyor. KRİSTAL, CEVHER ve KÜLÇE projeleri; yalnızca tek bir elementin teminine değil, motorun sıcak bölümlerinde kullanılacak malzemelerin ham maddeden nihai parçaya kadar yerli olarak üretilebilmesine odaklanıyor.
Doğrulanmış bilgiler ve açık kalan noktalar
| Başlık | Doğrulama durumu |
|---|---|
| Renyumun sınıfı | Geçiş metalidir; nadir toprak elementi değildir |
| Ergime sıcaklığı | Yaklaşık 3.186 santigrat derece |
| Jet motorundaki rolü | Bazı nikel bazlı tek kristal süper alaşımların dayanımını artırır |
| Bütün motorlarda zorunlu mu? | Hayır; düşük renyumlu ve renyumsuz alaşım çalışmaları vardır |
| TF35000’de kullanılacak mı? | Süper alaşım kullanılacağı açıklandı; renyum içeriği açıklanmadı |
| KAAN başına renyum miktarı | Resmî olarak açıklanmadı |
| Türkiye’nin çalışmaları | KRİSTAL, CEVHER ve KÜLÇE projeleri resmî kaynaklarla doğrulanıyor |
| Dünyadaki tesis sayısı | “5” veya “9 ülke” iddiası resmî kaynaklarla doğrulanamadı |
| GÜÇHAN adlı 42 bin libre motor | MSB, SSB, TEI ve TÜBİTAK kaynaklarında doğrulanamadı |
```
```
