Katıların Atomik Düzeni, Kafes Hataları & Atom Harketliliği

Benzer belgeler
MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Paslanmaz Çelik Gövde. Yalıtım Sargısı. Katalizör Yüzey Tabakası. Egzoz Emisyonları: Su Karbondioksit Azot

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

TEKNOLOJİSİ--ITEKNOLOJİSİ. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

CALLİSTER - SERAMİKLER

Malzemelerin Deformasyonu

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

KRİSTAL KAFES HATALARI

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Kristalleşme ve kusurlar Kristal Yapılar

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

ATOMSAL YAPI TÜRLERİ Metalik malzemelerin çoğu küçük kristal kümeciklerinden oluştuğundan polikristal adını alırlar. Bu kristal kümeciklerinin

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

Malzeme Bilimi I Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

Kristalleşme ve Kusurlar

KATILARIN ATOMIK DÜZENI Kristal Düzlemleri, Dogrulari ve Yönleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Bölüm 4: Katılarda Kusurlar

Malzemeler yapılarının içerisinde, belli oranlarda farklı atomları çözebilirler. Bu durum katı çözeltiler olarak adlandırılır.

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Bölüm 4 Atomik ve İyonik Dizilmeler Düzenlerde Hatalar

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

Yeniden Kristalleşme

KIRILMA MEKANİĞİ Prof.Dr. İrfan AY MALZEME KUSURLARI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

bir atomun/iyonun bulunduğu kafes içindeki en yakın komşu atomlarının/iyonlarının sayısıdır.

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

KATILARDA KRİSTAL YAPI. Hekzagonal a b c 90 o, 120. Tetragonal a b c 90 o. Rombohedral (Trigonal) Ortorombik a b c 90 o. Monoklinik a b c 90 o

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Malzeme I Katılarda Kristal Yapılar

(A) Çekme. (B) Basınç. (C) Dengesiz İki eksenli çekme. (D) Dengeli İki eksenli çekme. (E) Hidrostatik Basınç. (F) Kayma Gerilmesi.

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

KRİSTAL KAFES SİSTEMLERİ

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Bir cismin içinde mevcut olan veya sonradan oluşan bir çatlağın, cisme uygulanan gerilmelerin etkisi altında, ilerleyerek cismi iki veya daha çok

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır.

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ METALİK MALZEMELERİN DARBE DENEY FÖYÜ. Arş. Gör.

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

İmal Usulleri 1. Fatih ALİBEYOĞLU -1-

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

ÇELİĞİN SERTLEŞTİRME MEKANİZMALARI

İçindekiler. 1. Giriş. 2. Atomsal Yapı ve Atomlararası Bağ 18

İntermetalik bileşikler

MALZEMELERİN YAPISI. Makroskopik seviyede: Gözle görülebilen makro yapı,

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

İTÜ Elektrik Elektronik Fakültesi MAL 201 Malzeme Bilimi Ders Notları. Difüzyon (Yayınım)

TEKİL VE ÇOĞUL KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

Metalurji Mühendisliğine Giriş

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

İNTERMETALİK MALZEMELER (DERS NOTLARI-2) DOÇ. DR. ÖZKAN ÖZDEMİR

Bölüm 12: Seramiklerin Yapıları ve Özellikleri

Katılar & Kristal Yapı

MALZEME BİLGİSİ DERS 5 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

1. Düzensiz yapı : Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi. Argon gibi asal gazlarda görülür.

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

FİZ 427 KRİSTAL FİZİĞİ

Gelin bugün bu yazıda ilkokul sıralarından beri bize öğretilen bilgilerden yeni bir şey keşfedelim, ya da ne demek istediğini daha iyi anlayalım.

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

Transkript:

Katıların Atomik Düzeni, Kafes Hataları & Atom Harketliliği

KAFES HATALARI Amorf cam, bazi plastikler, sivilar gibi atom yapisi düzensiz maddelerin yani sira metaller,tuzlar ve kristalin plastikler gibi düzenli atom yapisina sahip maddelerde de hatalar bulunmaktadir. Kendini sürekli tekrarlayan üç boyutlu düzene kristal adi verilir ve kristal yapisini düzenli kristal kafesi ( birim hücre) olusturur. Gerçek kristallerin kafes yapisi ideal düzenli yapidan sapmalar gösterir. Bu tür sapmalarin her biri ise kafesin bozulmasina ve gerilmesine neden olur. Bu da kristalin daha yüksek enerji konumuna geçmesini saglar. Neden olarak atomlarin bu hatalarda kismen denge uzakliklari olan x o dan az veya çok uzaklasmalaridir.

Kafes hataları : KAFES HATALARI Kristalin içinde bir düzensizlik olduğunu gösterir. Hata kavramı olumsuz değildir, bazı sistemlerin iyi çalışması için aranan özellikler arasındadır. Bazen bilinçli olarak üretilir. Düzensizlik sonucu atomlar arası denge uzaklığı değişir, kristal daha yüksek enerji konumuna geçer. T = 0 K atomlar arası mesafe dengede (x 0 ) T > 0 K atomlar belirli bir frekansla titreşime geçer bu ısıl titreşim atomlara enerji kazandırır, iç enerji=e denge konumundan uzaklaşınca iç enerji artar

KRİSTAL HATALARI Termodinamik denge bozuldugunda yapisal kusurlar olusur. Mikroyapisal hata olusumunun nedenleri ; katilasma, sekillendirme,ısı, nükleer radyasyon Hata türleri ; Kristal kafes hatalari 3 grupta toplanir. 1) Noktasal hatalar (0-D) 2) Çizgisel hatalar (Dislokasyonlar) (1-D) 3) Alansal hatalar (2-D) 4) Hacimsel Hatalar (3-D)

1. Noktasal hatalar (0-D) 1.Bosyer hatasi- (vacancy) 2.Arayer hatasi-1- (interstitial impurity atomyabanci) 3.Yer Alan atomu -kirmizi yabanci atom (substitution impurity atom) 4.Arayer atomu-2- self interstitial impurity atomyerli atom

1. Noktasal hatalar (0-D) Boşyerler - Atomsal boşluk. Boşluk Aynı cins-arayer Atomu -"extra" atom atomlar arsına yerleşir. Düzlemsel bozulma Aynı cins Arayer

1) İyonik yapıda Noktasal hatalar (0-D): İyonik yapıda oluşan noktasal hatalar metallerinkinden farklıdır. Schottky kusuru: Zıt yüklü iki iyonun yokluğudur. Frenkel kusuru: Bir çift iyonun yalış yerde bulunması.

1. Noktasal hatalar (0-D) * yüksek sıcaklıktan ani soğuturken * plastik deformasyon yaparken * yüksek enerjili parçaciklarin çarpmasi sonucu olusurlar. - Bos yer, difüzyon olayinda rol oynar

2. ÇİZGİSEL HATALAR (1-D) Dislokasyonlar: çizgisel hatalardır, Dislokasyonlar hariket ettiği zaman kristal düzlemler arasında kayma oluşur, Kalıcı (plastik) hasar oluşur. Zn (çinko) yükleme şeması (HCP): Yükleme öncesi (Dislokasyonlar) Çekme yükü altında uzama Düzlemsel kayma

2. ÇİZGİSEL HATALAR (Dislokasyonlar) Dislokasyon, kristalin kayma düzlemleri arasında bulunan düzensizliklere deni. Bu da atomların çizgisinin bozulmasına neden olur. Dislokasyonlar sayesinde malzemelere kolayca şekil verebiliriz. Dislokasyonlar olmasaydı şekil veremezdik.

2. ÇİZGİSEL HATALAR (Dislokasyonlar) İki tip dislokasyon vardır. 1. Kenar dislokasyonu, 2.Vida dislokasyonu Kenar dislokasyonu Vida dislokasyonu

DİSLOKASYONLAR Kenar Dislokasyonu Bir kayma gerilmesi altında tüm atomlar küçük bir miktar ötelendiğinde, ekstra yarı düzlem bir kafes parametresi a kadar itilerek farklı bir konuma yerleşir. Atomların ektra yarı düzleminin farklı konuma kaydırılması ile, ekstra düzlem tam bir a mesafesi ile kaydırılmış olur. Bu hareketle beraber dislokasyonun çevresinde sınırlı ve bir göl üzerinde oluşan dalga hareketine benzer yöresel bir bozulma görülür.

Burgers vektörünün belirlenmesi Burger s vektöru b, dislokasyonların büyüklük ve yönünün belirler. Burger s vektöru kenar dislokasyon tipinde dislokasyon çizgisine diktir.

DİSLOKASYONLAR Kenar Dislokasyonu Burgers vektörünün belirlenmesi: 1) Dislokasyon çizgisi boyunca pozitif bir yön seçilir (keyfi). 2) Şekildeki gibi dislokasyon çizgisine dik bir düzlem oluşturulur. 3) Bu alanda dislokasyon çizgisi çevresinde bir yol belirlenir ve birbirine dik karşılıklı yönde kafes vektörü kadar hareket edilir. Saat yönünde dislokasyon çizgisi etrafında çevrim gerçekleştirilir (Burgers döngüsü). 4) Bu işlemde çevrimin kapanmaması bir dislokasyon göstergesidir. Burgers vektörü, döngüde kapatımı oluşturan vektördür ve kayma vektörüne denktir.

Vida dislokasyonu Vida dislokasyonunda atomlar dislokasyon çizgisine paraleldir.

DİSLOKASYONLARIN ÖNEMİ Dislokasyonlar atomların birbiri üzerinden kayması olarak açıklanır. Dislokasyonlar malzeme boyunca devam ettiği zaman malzemede kalıcı hasar oluşur. Dislokasyonlar malzemenin sünek davranışından sorumludur. Dislokasyonlardan arınmış bir malzeme elde edilebilseydi, mühendislik malzemesi olarak kullanılmayaktan uzak kırılgan bir yapıya sahip olacaklardı.

3. YÜZEYSEL HATALAR Bu tip hatalar 3 gurupta incelenebilir: 1. tane sinirlari 2. ikiz sinirlari 3. faz sinirlari 1.Tane sinirlarinda yabanci atomlar,oksitler,impuriteler, atomlar,oksitler,impuriteler, sülfürler burada bulunduğundan zayif bölge olarak kabul edilirler.

YÜZEYSEL HATALAR 2.Ikiz sinirlari; Tane içindeki kayma düzlemlerinin kirilmasiyla ortaya çıkan durumdur. Yüksek hız ve soğuk plastik deformasyonlarda ortaya çıkar.

Faz sınırı YÜZEYSEL HATALAR 3. Faz sınırları; Kristal içersinde farklı yapıda faz ların olması halidir. Bulunduğu kristal ile uyumlu olurlar veya olmazlar.

4. Hacimsel HATALAR Bu tip hatalar malzeme üretimi veya fabrikasyonu esnasında ortaya çıkarlar. Hava kabarcıkları, çatlaklar, yarıklar vb. üreitm esnasında oluşan hatalara örnektir.

Hataların Önemi Malzemelerin birçok özelikleri oluşan hata miktarı ve tipine göre değişmektedir: Az miktarda arayer atomu yarı iletkenlerin iletkenliğini arttırır. Ör. Silikona katılan %0.1 arsenik silikonun iletkenliğini 10000 kat arttırır. Dislokasyonlar malzemenin SÜNEKliğinden sorumludurlar. Metallerde çizgisel hatalar oluşmasaydı metal kırılgan bir malzeme olacaktı.

Atom hariketleri Atom Titreşimleri Malzemelerde oluşturulan birçok değişiklik (ör. Kaynak ve galvaniz işlemleri) öncelikle atom hariketliliğine ve titreşimine bağlıdır. Difuzyon: Difuzyon, ısı değişiminden dolayı atom, molekül veya iyonların hariketi olarak tanımlanır. Difuzyon gaz ve sıvılarda çok hızlı, fakat katılarda atomların hariketi kısıtlı olduğundan yavaştır.

Atom Hariketinin Mekanizması 1) Küçük atomlar daha kolay hariket ederler. 2) Difuzyon hızı ergime noktası düşük yani zayıf bağlarda daha hızlıdır. 3) ADF düşuk olan malzemerde atom hariketi için daha az bir enerji gerekmektedir. 4) Faz sınır bölgelerinde atom yoğunluğu faza göre daha düşük olduğundan atom hariketi kolaylaşır. Donatının paslanması bu zayıf faz sınırlarından başlar.

KATI ERİYİKLER Some metals used commercially for engineering purposes are pure. e.g. Bakır Elektrık kabloları. Zinc used for coating on the galvanized steel. But in some cases, foreign elements are intentionally added to a material in order to enhance its properties. e.g. Brass Zinc (Zn) + Copper (Cu) If such an addition becomes an integral part of the solid phase, the resulting phase is called a solid solution.

KATI ERİYİKLER Katı eriyikler mevcut kafes yani ev sahibi eriten ve de dıştan gelen eriyen atomu ile çözünmeleri sonucu oluşur.. Katı eriyikler atomların ebatlarına ve de pozisyonlarına bağlı olarak ikiye ayrılırlar: Yer Alan Katı Eriyikler. Arayer katı eriyikler.

Yer Alan Katı Eriyikler Zn r Cu = 1,28 A r Zn = 1,39 A Cu 29 =1s 2,2s 2,2p 6,3s 2,3p 6,3d 10,4s 1 Zn 30 =1s 2,2s 2,2p 6,3s 2,3p 6,3d 10,4s 2 Eriyen atomlar eritenin yerini alırsa ve de çapları birbirine yakınsa Yer Alan Katı Eriyiği oluşur. Çinko bakıra ilave edildiği zaman çinko bakırın yerini YMK yapı içerisinde almaya başlar ta ki maksimum %40 bakır çinko ile yerdeğiştirsin.

Yer Alan Katı Eriyikler Atomların ebatları birbirine yaklaştıkça yüksek çözünürlük oluşur. e.g. Ni & Cu, r Cu = 1,28 A r Ni = 1,25 A ; böylece Alman gümüşü Ag için Cu + Ni 100% yerdeğiştirme mümkün.

Demirdeki Karbon Bölgeleri YMK demirde, karbon atomlari oktahedral bölgelerde ve hücrenin merkezinde yerlesmislerdir. HMK demirde tetrahedral bölgelerdedirler. YMK latis parametresi 0.3571 nm HMK latis parametresi 0.2866 nm. Karbon atomlarinin yariçapi 0.071 nm. (

Demirdeki Karbon Bölgeleri