Kristal Kusurları Noktasal Kusurlar Yayınma-Katı Hal Yayınması Şubat 2016

Transkript

1 Kristal Kusurları Noktasal Kusurlar Yayınma-Katı Hal Yayınması Şubat 2016

2 Kristal kusurları Hiç bir kristal mükemmel değil; Kusurlar yapıda istenerek veya istenmeden bulunabilir. Kusur çeşitleri: Noktasal kusurlar Çizgisel kusurlar Yüzeysel kusurlar Hacimsel kusurlar

3 Noktasal kusurlar (0- boyutlu): Yeralan atomlar (substitutional atoms) Arayer atomlar (interstitial atoms) Boşluklar (vacancy) Frenkel Schottky Yayınım Noktasal kusurların yayınmaya etkisi Atom ve boşluk yayınımı 1. ve 2. Fick kuralları Yarı sonsuz katıda difüzyon durumu: hata fonksiyonları ve doyum eğrileri. Difüzyon katsayısı, Difüzyon tipleri Çizgisel kusurlar (1-boyutlu): - Dislokasyonlar Burgers vektörü Dislokasyon çeşitleri Dislokasyon yoğunluğu Düzlemsel kusurlar (2 boyutlu): - İkizler, taneler ve tane sınırları. Hacimsel ( 3- boyutlu) kusurlar: Bunlara örnek olarak inklüzyonlar (kalıntılar) ve boşluklar verilebilir.

4 Kristal yapı kusurları Kristal yapıları kusursuz değildir. Bu kusurlar çoğu kez malzemenin çeşitli davranışlarını önemli ölçüde etkiler. Çözelti ne demektir? Moleküler veya atomsal düzeydeki karışıma çözelti adı verilir. Çözelti sıvı haldeyse, sıvı çözelti, katı haldeyse katı çözelti adı verilir. Sıvı çözelti Moleküler düzeyde karışım

5 1-Nokta (0 boyutlu) kusurlar Katı çözelti Bir metale ait kafes içinde başka bir elemente ait atomların varlığı kusur olarak düşünülebilir. Bu durum, katı çözeltilerin oluştuğu metal alaşımlarında görülür. 1.Yer alan katı çözeltisi Metal kafesindeki bir atomun yerini bir başka atomun almasıyla oluşur. Örnek :Nikel metalinin kafesinde bakır atomlarının çözünmesi

6 Metalik malzemelerde iki elementin birbirine tamamen ve her oranda karışarak katı çözeltinin elde edilmesi için Hume-Rothery kuralının sağlanması gerekir (Yani % 0 Cu dan % 100 Cu a kadar tam çözünürlük), Sağlanması gereken Hume-Rothery Kuralları 1. Atom yarıçaplarındaki farkın %15 ten az olması gerekir, 2. İki elementinde aynı kristal yapıya sahip olması gerekir, 3. Aynı elektronegatifliğe (elektron alma kabiliyeti) sahip olmaları gerekir 4. Aynı valansa sahip olmaları gerekir. 5. Yoğunluklarının birbirine yakın olması gerekir.

7 Cu-Ni Tüm kuralları sağlar ve birbirlerinin içerisinde sınırsızca çözülebilir. Rcu= 0.128, iyonize olduğunda +2, YMK, Rni= 0.125, iyonize olduğunda +2,YMK, Al-Si 1,2 ve 4 ü sağlayamaz ancak %2 oranında çözülebilir. Rsi=0.117, iyonize olduğunda 4- veya 4+, ElmasKübik Ral= 0.143, iyonize olduğunda 3+, YMK Fe-Pb hiç bir kuralı sağlayamaz ve birbirlerinin içerisinde hiç bir oranda çözülemez. Fe = 0.124, iyonize olduğunda +2 veya +3, hmk Pb = 0.175, iyonize olduğunda +4 veya +2, ymk

8 Yeralan Katı Çözeltisi Düzenli (Ordered) veya düzensiz (Disordered) olabilir. Düzenli katı çözeltide, birim hücredeki atomların karışım oranları sabit ve kafes içindeki yerleri belirlidir. Örneğin AuCu3 ve Au atomları küp köşelerinde ve Cu atomları yüzey merkezlerinde Au veya Cu Örneğin: 390 o C üzerinde Au ve Cu atomları YMK yapıda rastgele bulunurlar, Daha düşük sıcaklıklarda Cu, yüzey merkezlerini, Au köşe noktalarının tercih eder Seramikler AuCu 3 yapısı gösterir. Basit kübik bravis indislerine sahip olurlar. (Düzenli istiflenme birim hacimde atom karışım oranları sabit ve kafes içindeki yerleri belli)

9 2.Arayer katı çözeltisi Metal kafesindeki diğer atomların yerlerine değil boşluklara (Yani kafes noktasından farklı yerlere) farklı atomların yerleşmesidir. Eğer atom çok küçükse, normal atom konumları enerji açısından kararsızlık oluşturabilir bu nedenle küçük atomlar arayerleri tercih edilebilir. Örnek: α-fe kafesi(hmk) içindeki C atomları Fe Örneğin C, α-fe içerisinde arayerlerde daha stabildir. Fakat en fazla ancak 0.1% oranında çözülebilirler.

10 3. Metal dışı kafeslerde katı çözelti oluşumu Seramiklerde, özellikle iyonik bağlı kafeslerde, katı çözelti oluşması için, çözeltiye giren atomların da toplam elektrik yükünün nötr olması gerekir. Kafese giren atomun elektriksel yükünün diğer atomdan yüksek olması durumunda yapıda boşluklar oluşabilir. Örnek: MgO kafesi içinde, NiO veya Al2O3 çözünmesi:

11 3.1- Ara yer ve Boş yer kusurları Ara yer kusuru : Atomun olmaması gereken yerde fazladan bir atom bulunmasıdır Boş yer kusuru: Atom olması gereken yerde atomun eksikliğidir. Ara yer Boş yer

12 3.2 - Frenkel ve Schottky kusurları Frenkel kusuru: Eğer bir iyon yerinde boşluk varsa, oluşan yük dengesizliğini ortadan kaldıracak aynı yüke sahip başka bir iyon arayer pozisyonlarında da bulunabilir. Böylece bir boş yer ile fazladan bir arayer atomu oluşturulmuş olur. Bu duruma Frenkel kusuru adı verilir. Schottky kusuru: Ters elektriksel yükteki iki iyonun kafeste olması gereken yerde bulunmayışlarıdır. Yük dengesizliğini ortadan kaldıracak şekilde ters yüke sahip iyon pozisyonlarında da boşluk vardır.??

13 Yapıda Mg 2+ pozisyonuna yerleşen her Al 3+ yükün +1 artmasına neden olur. Yük dengelenmesi için arayer olarak bulunan her iki Al 3+ için bir adet Mg 2+ pozisyonunda boşluk bulunması gerekir. Fe; 2+ veya 3+ yüklerine sahip olabilir. Yapıda bulunan arayer olarak bulunan her iki adet Fe 3+ iyonu bir adet Fe 2+ boşluğuna neden olur.

14 Noktasal kusurlar: (a) atomsal boşluk (vacancy), (b) arayer (interstitial) atom, (c) küçük yeralan (substitutional) atom, (d) büyük yeralan atom, (e) Frenkel kusuru: Bir atomun yer değiştirerek, boş yer ile fazladan bir arayer atomunun oluşturduğu kusur, (f) Schottky kusuru: Ters elektriksel yükte iki iyonun kristal kafesinde olması beklenen yerde bulunmamasıdır elektriksel nötrlük korunmaktadır. Bütün bu kusurlar mükemmel kristal yapıyı bir şekilde etkiler.

15 Nokta kusurların ısıl etkilerle oluşumu Malzemenin sıcaklığı arttıkça atomların kinetik enerjileri (hızları ) artar. Denge konumları etrafındaki titreşim genlikleri artar (Mutlak sıfır sıcaklığında atomlar denge konumlarında titreşmeden sabit dururlar). Genlikler arttıkça atomlar arası ortalama uzaklık artar, ısınan metal genleşir.

16 Artan sıcaklıkla oluşan genleşmenin açıklanması Asimetrik enerji-yol eğrisi Genleşme miktarı T2 > T1 > To T2 Mutlak sıfıdaki Bağ enerjisi T1 Bu sıcaklıktaki titreşim genliği Ortalama denge mesafesi To Mutlak sıfırdaki Denge mesafesi

17 Sıcaklıkla çok genleşen ve az genleşen iki malzeme Çok Genleşen Az Genleşen

18 NOKTASAL KUSURLARIN ISIL ETKİLERLE OLUŞUMU YAYINMA (DİFÜZYON)

19 Katı cisim içinde belirli bir enerjiye sahip atom bulunma olasılığı, sıcaklık arttıkça artar. Gazlarda ise ortalama enerjiden ΔΕ kadar fazla bir enerjiye sahip moleküle rastlama olasılığı P, Maxwell-Boltzman dağılımına göre elde edilir. Bir atomun ya da bir molekülün ortalama hızı Olasılık Nav Q q P : Avagadro sayısı : Aktivasyon enerjisi : Birim atom başına aktivasyon enerjisi : Olasılık

20 Bu modele göre, malzeme sıcaklığı arttıkça, atomların ortalama hareket hızı ve gereken yükseklikteki enerjide atom bulunma olasılığı (P) artar. Sonuçta, kusur oluşma potansiyeli artar. Bir kusurun oluşması için atomun gerekli eşik enerjisini aşması yani buna eşit veya daha yüksek bir enerji değerine sahip olması gerekir. Yerinden ayrılan atom arkasında boş yer bırakır. Noktasal kusurlar, bu tür ısıl titreşimler sonucu ortaya çıkar.

21 Sıcaklığın Prosese Etkisi Atomların hızlarının (Kinetik enerjilerinin) sıcaklıkla değişimi Proses: Malzeme biliminde tüm olaylar Proseslerde Hız; sıcaklığın eksponansiyeli ile orantılıdır. Yani malzemenin sıcaklığı arttıkça enerjisi ve atomlarının denge konumları etrafında hareket hızı artar. Hız arttıkça denge mesafeleri büyür, ısınan metal genişler. Bu ilişki Arrhenius tipi bağıntı ile ifade edilir. hiz C.exp -Q RT ln( hiz) ln C Q RT y = a mx denklemine benzer Yarı log skalada eğimi (Q/R) olan bir doğru denklemi Q = gereken aktivasyon enerjisi T = mutlak sıcaklık ( o K). R= evrensel gaz sabiti C= sıcaklıktan bağımsız sabit. Negatif eğim sıcaklık azaldıkça hızın azalacağını gösterir.

22 Molar boyutta HI C. exp Q RT y = a mx denklemine benzer Q = gereken aktivasyon enerjisi T = mutlak sıcaklık ( o K). R= evrensel gaz sabiti C= sıcaklıktan bağımsız sabit. ln( HIZ) ln C Q RT Negatif eğim sıcaklık azaldıkça hızın azalacağını gösterir.

23 Atomik boyutta q = Q / Avagadro sayısı k= R / Avagadro sayısı (boltzman sabiti) HIZ q C. exp kt Atomun bir denge durumundan diğer bir denge durumuna geçmesi için bir enerji engelini aşması gerekir (eşik enerji). İhtiyaç duyulan bu enerji eşiği q aktivasyon enerjisi dir. Hareket Yönü Yukarda belirtilen Maxwell-Boltzman Dağılımı na göre malzemenin sıcaklığı arttığında yüksek enerjili atom bulunma ihtimali, dolayısıyla bu eşik değerini aşarak kusur oluşma şansı artar.

24 Atomsal boşluk oluşumu Malzemenin sıcaklığı arttığında yüksek enerjili atom bulunma ihtimali, dolayısıyla bu eşik değerini aşarak kusur oluşma şansı artar. Sıcaklığın artması ısıl aktivasyon ile yapı içerisinde noktasal kusurların sayı ve hareket kabiliyetlerinin artmasına neden olur. N n kusur kafesnoktası C exp E kusur kt E kusur = Kusur oluşturmak için gereken enerji Bir kusurun oluşması için atomun gerekli eşik değerini aşması gerekir.nokta kusurları bu tür ısıl titreşimler sonucu ortaya çıkar. Atomsal boşluk oluşunu ifade eden Arrhenius denklemi N n boşoşl kafesnoktası n C exp E kt boşoş

25 Malzemelerde sıcaklıkla genleşme Malzemelerde sıcaklıkla genleşme iki şekilde meydana gelir. 1. Kafesin sıcaklıkla genleşmesi (a o /a o ) 2. Kafesteki boşluk sayısının artması a o : kafes parametresi Sıcaklıkla genleşme (l/lo); Kafesin sıcaklıkla genleşmesi (a/a o ) ile hesaplanandan daha fazla gerçekleşir.

26 Proses: Malzeme biliminde tüm olaylardır. Proses hızları Atomların hareket hızları. Sıcaklık Atom hareket kabiliyeti. Proses hızı sıcaklığın exponansiyel bir fonksiyonudur. Arrhenius fonksiyon. Bu davranışa uyan prosesler: Malzemelerde kusur oluşum hızı, Malzemelerde difüzyon hızı, Elektrik iletkenlik, Sürünme davranışı. q HIZ C. exp kt

27 Yayınma (Difüzyon)

28 Noktasal kusurlar ve katı halde yayınma Kristal kafes içinde atomlar yer değiştirirler. Buna yayınma/difüzyon adı verilir. Atomların yayınabilmesi için kafeste boş yerlerin olmaları gerekir. Bu nedenle, metallerdeki noktasal kusurlar, yayınmayı kolaylaştırır. Ayrıca sıcaklığın yüksek olması bu olayın hızını arttırır ve atomlar ısıl titreşimlerle bu hareketi sağlar. Nokta kusur boşluk

29 Gelişigüzel hareket (random walk) karakteri gösteren arayer hareketine dayalı difüzyon mekanizması A ve B malzemelerinin karşılıklı difüzyonu. Her ikiside gelişi güzel hareket doğrultuları gösterselerde A ve B konsantrasyon profilinde net bir akış olmaktadır.

30

31

32 Yüzeyden karbon yayındırma Çelik içindeki C atomları (Yapı ostenit) Ana kitle ostenit: İçinde C atomları çözünerek katı çözelti oluşturmuş (Kırmızı renk) C derişiklik profili Yüzeyden yayınan C atomları Yüzey

33 Fick Kanunları Difüzyon kurallarını verir. 1.Fick kanunu: yayınım akış hızı

34 Yayınma (Fick) kanunları Birinci Fick kanunu: Kararlı difüzyon A alanına sahip bir yüzeyden yayınan atomların debisi J, atomların yayınma doğrultusundaki derişiklik gradyanı ile doğru orantılıdır. Orantı sabitine, yayınma katsayısı, D adı verilir. J = -D(δc/δx) D: Yayınma katsayısı C: Yayınan atomun ağırlık yüzdesi (Derişiklik) C Yayınan atomun derişikliğinin yayınma doğrultusundaki değişimi

35 A dan B ye ve B den A ya yayınma yoluyla katı çözelti oluşumu Cu sağ tarafa doğru Ni in içine doğru, Ni sol tarafa Cu ın içine doğru yayılır. Yayınım akış hızı 1.Fick kanunu ile ifade edilir.

36 J x D c x J x x yönünde akış yoğunluğu (akısı), c/ x x yönünde yoğunluk profili D yayınım katsayısı (difüzivite) D D difüzyon katsayısı sabit olmayıp sıcaklıkla artar D 0 özyayınım katsayısı ise çözen ve çözünen atomların cinsine bağlı olan sabit bir değerdir. D o e q kt

37 2.Fick kanunu: Konsantrasyon profili

38 İkinci Fick kanunu: Herhangi bir noktadaki derişiklik zamanla değişiyorsa veya derişiklik profili zamanla değişiyorsa İkinci Fick kanunundan yararlanılır. Kararlı olmayan (zamanla değişen) derişiklik. a)d derişikliğe bağlı olarak değişiyorsa: b)d derişikliğe bağlı olarak değişmiyorsa: D sabit

39 Cs yüzey konsantrasyonu Co hacim konsanrasyonu Atom konsantrasyonun yüzeyden içeri doğru zamanla değişimi 2.Fick kanunu ile ifade edilir. 2.Fick kanunu, 1.Fick kanununun türevidir. İkinci Fick kanunu: Konsantrasyon profilinin zamanla değişimi İkinci Fick kanunun yarı sonsuz cisim için çözümü: Yüzeyden sabit derişiklikte (Cs) maddenin, başlangıç konsantrasyonu Co olan cisim içine tek yönlü yayılımı. Zaman değişimine göre konsantrasyon profilleri (D nin sabit olduğu derişiklikle değişmediği varsayılmıştır).

40 2. Fick kanunu Cs, yüzey konsantrasyonu, Co, hacim (mevcut) konsantrasyonu, Cx, x mesafede ulaşılmak istenen konsantrasyon C t x 2 C D x x 2 erf gaus hata fonksiyonu (error function). 2.Fick kanununun, yarı sonsuz katıya difüzyon durumunda çözümü. C C s erf x C C o o x 1 erf Dt C C s s x C C Yüzeydeki derişikliğin sabit kaldığı yarı sonsuz bir cisimdeki yayınma ve bununla ilgili ilave şartlar: 1.Difüzyondan önce, cisim içinde yayınacak olan atom cinsinden konsantrasyon üniform ve Co sabit değerinde 2. x (mesafe) nin yüzeydeki değeri sıfırdır ve cismin içine doğru artar. 3.Difüzyonun başladığı andaki zaman sıfır kabul edilir. Bu kabullere bağlı olarak sınır şartları şu şekilde yazılır: t = 0 için 0 x bölgesinde C =Co dır. t > 0 için x=0 da C = Cs dır(sabit yüzey konsantrasyonu) x = için C = Co dır. Bu sınır şartlarında çözüm aşağıdaki gibidir: 2 2 Dt x o

41 Dt x z 2 Tablo üzerinde: Çeşitli durumlar için yukarıdaki eşitliği kullanarak oluşturulan doyma eğrileri o s x s o s o x C C C C Dt x erf Dt x erf C C C C Erf (z), hata fonksiyonunun z ye karşılık aldığı değerler

42 Çeşitli durumlar için yukarıdaki oluşturulan doyma eğrisi

43 Yayınma (Difüzyon) Katsayısı

44 Difüzyon katsayısı D -Difüzyon katsayısı sıcaklıkla değişen bir değerdir. Yüksek sıcaklıklarda yayınma hızı daha yüksektir. Burada; Sıcaklığa bağlı olmayan bir sabit Difüzyonun aktivasyon enerjisi Gaz sabiti Mutlak sıcaklık Do çözen ve çözünen atomların cinsine bağlıdır.

45 Yayınma noktasal kusurların yoğunluğuna bağlı olduğu için sıcaklığın kuvvetli bir fonksiyonudur (arrenhius fonksiyonu). Yayınma katsayısı konsantrasyonun fonksiyonu değildir. Çözen ve çözünen çift için beraberce tanımlanır. D D o e q kt D o öz yayınma katsayısı, q = E kusur + E kusur hareketi D Molar mertebede: Q RT D o e R = evrensel gaz sabiti (N Av x k), q = Molar aktivasyon enerjisi -Fe (hmk) içerisinde C nun yayınım katsayısının arrhenius çizimi.

46

47 Metalik sistemler

48 Ametalik sistemler

49 Malzeme hacminde (Tane içinde ) yayınma hızı en düşüktür. Çünkü atomlar en sıkı orada istiflenmişlerdir. Yayınma da zorlanma söz konusudur. Tane sınırında yayınma hızı tane içine nazaran daha yüksektir. Çünkü tane sınırında yapı daha gevşektir (Tane sınırı üç - dört atom çapı genişliğinde olup amorf yapıya sahiptir. Malzeme yüzeyi ise en yüksek difüzyon hızına sahiptir. Yayınma mekanizmaları: Hacimde yayınma (Kafes içinde) Tane sınırında yayınma Yüzeyde yayınma Şimdiye kadar Hacimde yayınmayı gördük. Q D hacim hacim Q D tanesiniri tanesiniri Q D Q: Enerji gereksinimi; D: Difüzyon hızı yüzey yüzey Hangi mekanizmanın etkin olduğu, o mekanizma için gereken bölgenin büyüklüğüne bağlı: Toz malzemelerde yüzey difüzyonu, küçük taneli katılarda tane sınırı difüzyonu etkin olur. D hacim D tanesiniri D yüzey

50 A - Yayınmada Kristal türleri önemli rol oynamaktadır. Buna göre C atomu Demir içinde yayınması (arayer yayınması) göz önüne alınacak olursa: Enerji : Q HMK < Q YMK Yani HMK yapıda YMK yapıda yayınmaya göre daha az enerji ihtiyacı vardır (nedeni HMK yapı Atomsal dolgu faktörü = 0,68; YMK yapı Atomsal dolgu faktörü = 0,74). B Ayrıca Yayınma Kristal kafes (Bulk Diffusion) içinde (Q H ; D H ); Tane Sınırlarında (Q TS ; D TS ); Yüzeyde (Q Y ; D Y ) karşılaştırılırsa: Enerji: Q H > Q TS > Q Y Yayınma Kat Sayısı: D H < D TS < D Y Yüzeyde en hızlı en kolay, tane sınırlarında orta zorlukta ve Tane içinde yani kristal kafeste en yavaş ve en zor gerçekleşir. Kafesteki düzensizlikler (kusurlar) arttıkça veya yüzeydeki gibi serbestlik arttıkça daha kolay difüzyon oluşur.

51

52 1. Sıcaklık 2. Difüzyon katsayısı (D) 3. Difüzyon tipi: Hacim, Tane Sınırları, Yüzey difüzyonları 4. Zaman Difüzyona etki eden faktörler 5. Atomlar arası bağın türü ve kafes yapısı 6. Yayınan elementin (çözünen) konsantrasyonu ve çözenin kompozisyonu

53 ÖRNEK DİFÜZYON PROBLEMLERİ (2 tür olabilir Ya Hata Fonksiyonlu veya Diyagramlı olarak verilebilir)

54 ÖRNEK Problemler: 1020 çeliğinden bir dişliyi 927 C'de karbonluyoruz. Yüzeyin 0.50 mm (x) altında karbon miktarını % 0.40'a (c x ) çıkarmak için gerekli zamanı dakika cinsinden hesaplayın. Fırın atmosferindeki karbon miktarının % 0.90 (c s ) ve çeliğin karbon miktarının % 0,20 (c o ) olduğunu kabul edin. D 927 C = 1.28x m 2 /sn C s = %0.90 x = 0.5 mm = 5.0 x 10-4 m C o = %0.20 C x = %0.40 t =? Sn Çözüm: veya C C s s C C x s C C C C x 0 o 0 1 erf erf 2 2 x Dt x Dt

55 Örnek 1020 çeliğinden bir dişliyi bir önceki problemdeki gibi 927 C'ta gazla karbonlayacağımızı düşünelim. Bu kez 5 saatlik karbonlamadan sonra dişli yüzeyinin 0.50 mm altındaki karbon miktarını hesaplayın (c x ). Atmosferdeki karbon miktarının %0.90 (c s ) çeliğin karbon miktarının da %0.20 (c o ) olduğunu kabul edin Z = kabul edelim. Şimdi bu Z değerine hangi hata fonksiyonunun uyduğunu bilmemiz gerekir. Bu sayıyı Tablo dan bulmak için verileri yandaki tabloda olduğu gibi ara değerlememiz gerekir Dikkat edilecek olursa, 1020 çeliğinde karbonlama süresini 2.4 saatten 5 saate yükseltmek, dişli yüzeyinin 0.5 mm altındaki karbon miktarını % 0.4'ten sadece % 0.52'ye yükseltebilmektedir.

56 PROBLEM (YAYINMA): Karbürizasyon (Sementasyon) işlemi için 50 mm çapında ve bileşiminde % 0,031 C içeren çelik bir çubuk, atmosferinin C konsantrasyonu % 1,2 olan bir fırına konulacaktır. Fırın sıcaklığının 1020 C olması durumunda, milin yüzeyinden 1,9 mm derinlikte % 0,45 C konsantrasyonuna ulaşabilmek için milin fırın içinde ne kadar süreyle bekletilmesi gerektiğini hesaplayınız. Q = J/mol R= 8,31 J/ mol/ K D o = 5,1 x 10-8 m 2 /s ÇÖZÜM: C s = 1,2; C x = 0,45; C o = 0,031 = (1,2-0,45) / (1,2-0,031) = = (1,2-0,45) / (1,2-0,031) = 0,6416 D = D 0.e -Q/RT x = 1,9 x 10-3 m D = 5,1 x 10-8 m 2 /s e ( / 8, ) Veriler yerine konarak çözülür.

57 Diyagramlı Türe Örnek Uygulama Bileşiminde % 0,1 C (c o ) bulunan bir çelik çubuğa sementasyon işlemi uygulanacaktır. Bu amaçla çubuk karbon potansiyeli % 1,2 (c s ) olan ve 950 C sıcaklıktaki bir fırının içine yerleştirilmiştir. İki saat sonra, çubuk yüzeyinin 0,16 mm (x) altında karbon oranı (c x ) hangi değere ulaşır? (Not: Çelik işlem sıcaklığında yüzey merkezli kübik kristal yapıya sahiptir. R = 8.3 J/mol.K ve D = D 0.e -Q/RT ) D = 20x10-6. e -(142/8,3.1223)

58 Malzeme Proseslerinde Difüzyon Sinterleme Tozların yüksek sıcaklıkta pişirilerek katı parçaları oluşturacak şekilde birbirleri ile kaynaması. Toz metalurjisinde Toz başlangıç malzemelerinde yekpare makina parçalarının imali. Elektro seramik malzemelerde elektrik iletken seramiklerin imali. Tane büyümesinde Tane sınır alanlarının azaltılması için tane sınırlarının hareketi ile büyük tanelerin oluşturulması Difüzyon kaynağında 2 yüzeyin basınç ve sıcaklık altında bir birine birleştirilmesi için kullanılan kaynak tekniği. Yüzey sertleştirme metal yüzeylere sertleştirme kabiliyeti olan elementlerin emdirilmesi. Çeliğe karbon veya bor emdirilmesi vs.

59 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license. Figure 5.28 Diffusion processes during sintering and powder metallurgy. Atoms diffuse to points of contact, creating bridges and reducing the pore size

60 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license. Figure 5.33 The steps in diffusion bonding: (a) Initially the contact area is small; (b) application of pressure deforms the surface, increasing the bonded area; (c) grain boundary diffusion permits voids to shrink; and (d) final elimination of the voids requires volume diffusion