Bölüm 3 - Kristal Yapılar

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bölüm 3 - Kristal Yapılar"

Adem Akan
6 yıl önce
İzleme sayısı:

Katılaşma sırasında atomlar, en yakın komşu atomlara bağlanırken üç boyutta tekrar eden bir düzenin içinde yerlerini alırlar.

1 Bölüm 3 - Kristal Yapılar Katı malzemeler, atomların veya iyonların oluşturdukları düzene göre sınıflandırılır. Kristal malzemede uzun-aralıkta atomsal ölçekte tekrarlayan bir düzen mevcuttur. Katılaşma sırasında atomlar, en yakın komşu atomlara bağlanırken üç boyutta tekrar eden bir düzenin içinde yerlerini alırlar. Kristalleşmeyen malzemelerde, uzun aralıkta atomsal düzen bulunmaz (kristaldışı veya amorf malzeme). YMK (Yüzey merkezli kübik kristal yapı) Şekil 3.1. Yüzey merkezli kübik kristal yapı için, (a) Katıküre birim hücre gösterimi (b) (bütün atomların bulundukları yerlerin görünürlüğü açısından) küçük küre birim hücre gösterimi ve (c) bir grup atomun oluşturduğu bir hacim ve bu hacmin bir köşesinde birim hücrenin gösterimi.

2 Bakır, alüminyum, gümüş, paslanmaz çelik ve altın gibi metaller YMK yapıya sahiptir. Koordinasyon sayısı: Köşelerde : 4 Yan yüzeylerde: 4x2=8 Toplam komşu temas eden atom sayısı : 12

3 Hacim Merkezli Kübik (HMK)

4 HMK yapıda koordinasyon sayısı 8 dir. HMK için bu değer ADF değeri 0,68 dir. ADF değeri, koordinasyon sayısı ve bağın kuvvetli olması malzemenin yoğunluğu üzerine ne gibi etki yapacağını tartışınız.

5 Teorik Yoğunluk Hesabı Burada atomlar katı küre, birim hücre ise küp şeklinde düşünülerek hesaplama yapılır. Hesap sonucu bulunan değerler ile deneysel verilerin bir miktar sapma göstermesi mümkündür. Ders kitabının 51. Shf. ÖRNEK PROBLEM 3.3 gözden geçiriniz

Örneğin, normal koşullarda karbon kararlı grafit halinde bulunurken, aşırı yüksek basınçlar altında elmas oluşur.

6 Bazı metaller ve metal dışı malzemeler birden fazla kristal yapıda bulunabilirler. Bu özelliğe polimorfizm denir. Katılar için, allotropi olarak adlandırılan bu özelliğe sahip malzemelerin hangi kristal yapıda bulunduğu, sıcaklığa ve dış basınca bağlıdır. Örneğin, normal koşullarda karbon kararlı grafit halinde bulunurken, aşırı yüksek basınçlar altında elmas oluşur. Oda sıcaklığında HMK kristal yapıda bulunan saf demir ise 912 o C de YMK yapılı demire dönüşür. Bu dönüşümler sırasında malzemelerin yoğunlukları ve diğer fiziksel özellikleri değişir. 13,2 o C nin altında, azalan sıcaklıkla kalayın YMT (yüzey merkezli tetragonal) den dönüşüm hızı artar ve beyazdan gri kalaya dönüşüm sırasında % 27 hacim artışı meydana gelir. Bu yoğunluğun 7,30 gr/cm3 ten 5,77 gr/cm3 e düşmesine, hacimdeki artış da beyaz kalayın ufalanmasıyla sonuçlanır. Rusya da kış çok daha soğuk geçmekteydi ve rekor seviyesindeki soğuklar uzun süre devam etmişti. Bazı Rus askerlerinin üniformalarında kalay düğmeler vardı ve aşırı soğuklar nedeniyle bu düğmelerin çoğu parçalanarak ufalanmıştı

8 P nin konumu, değerleri bire eşit ya da birden daha küçük olabilen q r s koordinatları ile gösterilir

10 Hegzagonal yapılar hakkında sadece tanıtıcı kısa bilgi verilecektir. Detaylı bilgileri ders kitabının 60. Shf. da bulabilirsiniz.

12 Atom dizilişleri

13 Dikkat: Doğrusal atom yoğunluğu, (DAY)birim uzunluk başına atom sayısı olarak tanımlanır ve hesaplamalarda, sadece merkezleri söz konusu doğrultu vektörünün üzerinde bulunan atomlar göz önüne alınır.

14 Dikkat: Düzlemsel atom yoğunluğu (DÜAY) birim alan başına atom sayısı olarak tanımlanır. Merkezleri, söz konusu düzlem üzerinde bulunan atomlar gözönüne alınır

15 Düzlemsel yoğunluk A düzlemi 1. x = 1, y = 1, z = 1 2.1/x = 1, 1/y = 1,1 /z = 1 3. (111) Plane C 1. Y doğrultusunda kafes parametresi kadar orijin kaydırılması çözüm için faydalı olacaktır. x ve Z ekseninde kesim yok, y = /x = 0, 1/y = 1, 1/z = 0 3. (0Ī0) B düzlemi 1. x = 1, y = 2, and z (kesim yok-sonsuz) 2.1/x = 1, 1/y =1/2, 1/z = 0 3. Payda eşitleyip orantılı tam sayıya çevrilirse ; 1/x = 2, 1/y = 1, 1/z = 0 4. (210)

16 Düzlemsel yoğunluk

Kristal yapılı bir katıda, tekrar eden atom düzeninin, numunenin tamamı boyunca kesintisiz devam etmesi durumunda tek kristal yapı meydana gelir.

17 Kristal yapılı bir katıda, tekrar eden atom düzeninin, numunenin tamamı boyunca kesintisiz devam etmesi durumunda tek kristal yapı meydana gelir. Atom düzeninin mükemmel olduğu tek kristaller de mevcuttur. Kristal katıların çoğu, çok sayıda küçük kristalden ya da taneden meydana gelmiştir. Böyle malzemeler çok-kristal olarak adlandırılır. Şekil 3.18 Çok kristalli bir malzemenin çeşitli katılaşma evreleri.

3.15 ANİZOTROPİ Bazı malzemelerin tek kristallerinde fiziksel özellikler, ölçümün gerçekleştirildiği kristal doğrultulara göre değişir.

18 3.15 ANİZOTROPİ Bazı malzemelerin tek kristallerinde fiziksel özellikler, ölçümün gerçekleştirildiği kristal doğrultulara göre değişir. Örneğin, elastiklik modülü, elektrik iletkenliği ve kırınım indeksi [100] ve [111] doğrultularında farklı değerler alabilir. Özelliklerin yöne bağlı olması anizotropi olarak adlandırılır. Kristal doğrultularda atom veya iyon dizilişlerinin (atom ya da iyonlar arası mesafenin) farklı olmasından kaynaklanır. Özelliklerin yönden bağımsız olduğu malzemeler izotropik olarak adlandırılır. Çok kristalli malzemelerin pek çoğu için tane yönlenmesi, taneden taneye gelişigüzel bir şekilde farklılık gösterir. Dolayısıyla her bir tane anizotropik olsa da, birçok taneden meydana gelen numune izotropik davranış gösterir ve ölçülen bir özellik, yöne bağlı değerlerin bir ortalamasını temsil eder. Normal ve yönlenmiş mikroyapıya örnek bir görüntü.

19 X-IŞINI KIRINIMI: KRİSTAL YAPILARIN BELİRLENMESİ X IŞINLARI KIRINIMI, malzemelerin kimyasal bileşiminin nitel ve nicel olarak belirlenmesi, kristal büyüklüğünün (atom düzlemleri arasındaki mesafelerin, kristal yapıların) ve artık gerilmelerin belirlenmesinde kullanılır. X ışınları kırınımı için detaylı bilgiyi kitabın shf. da bulabilirsiniz.

Benzer belgeler

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur. Kristal ka8ların bazı özellikleri, malzemelerin kristal yapılarına, yani atomların, iyonların ya da moleküllerin üç boyutlu olarak meydana ge@rdikleri