MMM291 MALZEME BİLİMİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MMM291 MALZEME BİLİMİ"

Ilker Akan
8 yıl önce
İzleme sayısı:

com Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık

1 MMM291 MALZEME BİLİMİ Ofis Saatleri: Perşembe 14:00 16:00 Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

2 Malzeme Tetrahedronu Malzeme bilimi ve mühendisliği disiplininin dört temel bileşeni malzeme tetrahedronunu oluşturmaktadır. Malzeme bilimi proses, yapı, özellikler ve performans arasındaki ilişkiyi inceler. YAPI Proses, yapı, özellikler ve performans birbiri ile yakından ilişkilidir. Örneğin malzeme üretim aşamasında (proses) yapacağınız bir değişiklik, yapıyı değiştirir. Yapı değişince özellikler değişir ve bu durumda da malzemenin performansı etkilenir. PROSES ÖZELLİKLER PERFORMANS Performans Malzemenin servis koşullarında istenilen fonksiyonları yerine getirebilmesidir. Özellik Malzemelerin belirli bir etkiye karşı verdiği cevaptır

Örneğin malzeme üretim aşamasında (proses) yapacağınız bir değişiklik, yapıyı değiştirir.

3 Malzeme Tetrahedronu Atom altı seviye (her bir atomun elektronik yapısı) Atomik seviye (malzemedeki atomların dizilimi) YAPI Mikroskobik yapı (malzeme içerisinde tanelerin düzeni, mikroskopla incelenebilir) Makroskobik yapı (gözle görülebilir yapısal elementlerdir)

Mikroskobik yapı (malzeme içerisinde tanelerin düzeni, mikroskopla

Malzeme Tetrahedronu YAPI YAPI (boyut skalası) Atom altı Atomik Mikroskobik Makroskobik < 0.2 nm 0.

4 Malzeme Tetrahedronu YAPI YAPI (boyut skalası) Atom altı Atomik Mikroskobik Makroskobik < 0.2 nm nm mm > 1 mm Elektronlar ve elektronların atomun çekirdeği ile olan etkileşimi Atom veya moleküllerin organizasyonu. Manyetik, elektriksel, ısıl ve optik özellikler, mukavemet ve rijitlik gibi özelliklerini atomik yapı belirler. Mikroskop altında incelenen yapı. Çıplak göz ile görülen yapı.

malzemenin yapısına bağlı olarak saydam, yarı saydam veya opak olabilmektedir.

5 YAPI Malzeme Tetrahedronu Kompozisyon, bağlanma, kristal yapı ve mikroyapı malzeme özelliklerini belirler Örneğin seramik bir malzeme olan alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) malzemenin yapısına bağlı olarak saydam, yarı saydam veya opak olabilmektedir. Tek kristal Çok kristalli yapı ve düşük gözenek içeriğine sahip Çok kristalli yapı ve yüksek gözenek içeriğine sahip

Malzeme Tetrahedronu YAPI Tek Kristal Tek kristal malzemelerde mikroyapı olarak tekrar eden atom düzeninin kesintiye uğramaksızın malzeme boyunca devam etmesi

Tek kristal malzemeler anizotropik malzemelerdir Çok Kristalli Malzeme Malzemeler genellikle çok kristalli bir yapıya sahiptir.

6 Malzeme Tetrahedronu YAPI Tek Kristal Tek kristal malzemelerde mikroyapı olarak tekrar eden atom düzeninin kesintiye uğramaksızın malzeme boyunca devam etmesi söz konusudr ve bütün birim hücreler aynı yönde uzanır. Tek kristal malzemeler anizotropik malzemelerdir Çok Kristalli Malzeme Malzemeler genellikle çok kristalli bir yapıya sahiptir. Malzemeler rastgele farklı doğrultularda yönelmiş ve çok sayıda küçük kristallerden oluşmaktadır. Çok kristalli malzemelerin üretim yöntemine bağlı olarak izotropik veya anizotropik özellik göstermeleri söz konusudur. Tek kristal büyütmesi güçtür, ortamın hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir

Malzemelerin Yapısı Aynı kimyasal kompozisyona sahip ancak farklı kristal yapıya sahip olan ve tek tip atomdan oluşan malzemelere allotrop denir. Örneğin grafit ve elmas.

7 Malzemelerin Yapısı Aynı kimyasal kompozisyona sahip ancak farklı kristal yapıya sahip olan ve tek tip atomdan oluşan malzemelere allotrop denir. Örneğin grafit ve elmas. Grafit Grafit tabakalı yapıya sahiptir Elmas * Tabakaları arasında zayıf van der Waals bağları vardır * Düzlemleri bu nedenle birbiri üzerinden kolayca kayabilir ve bu sebeple de yağlayıcı olarak kullanılabilmektedir

Grafit Grafit tabakalı yapıya sahiptir Elmas * Tabakaları arasında zayıf van der Waals bağları

Polimorfları olan malzemelere örnekler; SiO 2, BN, BaTiO 3, ZrO 2 ve BeO.

8 Malzemelerin Yapısı Aynı kimyasal kompozisyona sahip ancak farklı kristal yapıya sahip olan ve birden fazla sayıda atomdan oluşan malzemelere polimorf denir. Sıcaklık ve/veya basınçta meydana gelen değişime bağlı olarak polimorfik dönüşümler meydana gelir. Polimorfları olan malzemelere örnekler; SiO 2, BN, BaTiO 3, ZrO 2 ve BeO. Polimorf Silikanın iki polimorfuna ait kristal yapı (SiO 2 ) Yoğunluk (g/cm 3 ) Kristal Yapı Tridymite 2.28 Hexagonal Cristobalite 2.33 Cubic Quartz (Beta) 2.53 Hexagonal Quartz (Alpha) 2.65 Rhombohedral

Hekzagonal bor nitrür de tabakalı yapıya sahiptir.

9 Malzemelerin Yapısı Hekzagonal bor nitrür (BN) Kübik bor nitrür (BN) Kübik bor nitrür elmastan sonra en sert ikinci malzemedir. Hekzagonal bor nitrür de tabakalı yapıya sahiptir. Tabakaları arasında zayıf van der Waals bağları vardır. Düzlemleri bu nedenle birbiri üzerinden kolayca kayabilir ve bu sebeple de yağlayıcı olarak kullanılabilmektedir.

10 Malzemelerin Yapısı Malzemenin kristal yapısında atomların dizilişi tüm yapı boyunca düzenli ise bu tür malzemelere kristalin malzeme denir. Malzemede atom dizilişleri düzensiz ise bu tür yapılara amorf malzemeler denir. Kristalin katı Amorf katı

11 Malzemelerin Yapısı (a) Kristalin silika, (b) sıvı veya cam silika ve (c) bir miktar sodyum oksit içeren cam veya cam benzeri silika yapısını gösteren iki boyutlu şematik gösterim

12 Homojen Heterojen Malzemelerin Yapısı Bir malzemenin özellikleri farklı kristallografik yönlenmelere bağlı olarak değişiyorsa bu malzeme anizotropiktir. Malzemenin özellikleri tüm yönlerde aynı ise o zaman bu malzeme izotropiktir. Anizotropik İzotropik

Malzeme Tetrahedronu Kompozisyon, bağlanma, kristal yapı ve mikroyapı malzeme özelliklerini belirler ÖZELLİKLER Mekanik özellikler (mukavemet, tokluk, sertlik, ) Isıl özellikler

13 Malzeme Tetrahedronu Kompozisyon, bağlanma, kristal yapı ve mikroyapı malzeme özelliklerini belirler ÖZELLİKLER Mekanik özellikler (mukavemet, tokluk, sertlik, ) Isıl özellikler (ısı kapasitesi, ısıl iletkenlik, ) Kimyasal özellikler (korozyon direnci, ) Elektriksel ve manyetik özellikler (elektriksel iletkenlik, ) Optik özellikler (absorpsiyon, transmisyon, )

özellikler (ısı kapasitesi, ısıl iletkenlik, ) Kimyasal özellikler (korozyon direnci, )

Malzeme Tetrahedronu Malzemelerde yapı, kompozisyon ve özellikler arasındaki ilişkinin belirlenmesi ile malzeme özelliklerinde çok önemli

14 Malzeme Tetrahedronu Malzemelerde yapı, kompozisyon ve özellikler arasındaki ilişkinin belirlenmesi ile malzeme özelliklerinde çok önemli iyileştirmelerin yapılması mümkün olmuştur. Özellikle 1900 lü yıllardan sonra mukavemet/yoğunluk oranında çok ciddi iyileşmeler sağlanmıştır.

önemli iyileştirmelerin yapılması mümkün olmuştur.

15 SORULAR

Benzer belgeler

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

MMM 2011 Malzeme Bilgisi Yrd. Doç. Dr. Işıl BİRLİK Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü isil.kayatekin@deu.edu.tr Materials Science and Engineering: An Introduction W.D. Callister, Jr., John Wiley