MMM291 MALZEME BİLİMİ Ofis Saatleri: Perşembe 14:00 16:00 ayse.kalemtas@btu.edu.tr, akalemtas@gmail.com Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
Mühendislik Malzemelerinin Sınıflandırılması Mühendislik Malzemeleri Metaller Plolimerler Seramikler Kompozitler Demir esaslı metaller Termoplastik Geleneksel seramikler Metal matrisli kompozitler Demir dışı metaller Termoset İleri teknoloji seramikleri Polimer matrisli kompozitler Amorf metaller Elastomer Seramik matrisli kompozitler Teknolojide sağlanan gelişmelere paralel olarak monolitik malzemeler teknolojinin ihtiyaç duyduğu malzeme özelliklerini sağlamakta yetersiz kalmıştır. Bu ihtiyacı gidermek üzere kompozit malzemeler geliştirilmiştir.
Malzemelerin Genel Özellikleri Seramikler Sert, metallere oranla düşük yoğunluk, korozyon ve aşınma direnci, kararlı, yüksek elastik modül, yüksek sıcaklıklarda kullanım Kırılgan, düşük tokluk, düşük güvenlik modülü Metaller Yumuşak, elektriksel ve ısıl iletkenlik, yüksek kırılma tokluğu ve süneklik, yüksek güvenlik modülü Seramiklere oranla yüksek yoğunluk ve düşük ergime sıcaklığı, düşük ve orta sıcaklıklarda kullanım, reaktif Kolay şekillendirme kabiliyeti, çok düşük yoğunluk Polimerler Düşük elastik modül, düşük sıcaklıklarda kullanım, çok reaktif, düşük ergime ve yumuşama sıcaklığı
Malzemelerin Genel Özellikleri Özellik Seramik Metal Polimer Sertlik Elastik modül Yüksek sıcaklık mukavemeti Isıl genleşme Süneklik Korozyon direnci Aşınma direnci Elektriksel iletkenlik Yoğunluk Isıl iletkenlik
Malzemelerin Genel Özellikleri Malzeme Ergime Sıcaklığı, C Yoğunluk, g/cm3 Sertlik, Mohs a Elastik Modül b Isıl genleşme katsayısı c Alümina, Al 2 O 3 2050 3,8 9 34 8,1 Silisyum karbür, SiC 2800 3,2 9 65 4,3 Zirkon oksit, ZrO 2 2660 5,6 8 24 6,6 Berilyum oksit, BeO 2550 3,0 9 40 10,4 Düşük karbonlu çelik 1370 7,9 5 17 15 Alüminyum 660 2,7 3 7 24
Malzemelerin Özellikleri Kırılma Davranışı Çok sünek Orta derecede sünek Kırılgan Sünek kırılma tercih edilir Sünek : Kırılma öncesi uyarı verir Kırılgan: Uyarı yok, aniden kırılır %RA : % alansal küçülme % EL : % uzama % RA veya %EL : Büyük Orta Küçük
Malzemelerin Özellikleri Kırılma Davranışı Yüksek derecede sünek kırılma davranışı sergileyen malzemelerde kopma noktasına kadar süren bir boyun oluşumu söz konusudur. Çok sünek Orta derecede sünek Kırılgan Orta derecede sünek kırılma davranışı sergileyen malzemelerde kısmi boyun oluşumu meydana gelir daha sonra sünek kırılma gerçekleşir. Kırılgan malzemelerde plastik deformasyon meydana gelmeksizin gevrek kırılma gerçekleşir. % RA / %EL : Büyük Orta Küçük
Malzemelerin Özellikleri Kırılma Davranışı (a) (b) Alüminyumda çanak-koni kırılması çelikte gevrek kırılma Metaller sünek kırılma davranışı sergiler. Seramikler gevrek kırılma davranışı gösterir. Polimerler hem gevrek hem sünek kırıma davranışı gösterebilir türüne bağlı olarak.
Malzemelerin Uygulama Alanlarına Örnekler Uygulama örnekleri Özellikler Metal ve alaşımlar Bakır Gri dökme demir Alaşım çeliği Seramik ve camlar SiO2-NaO-CaO Al2O3, MgO, SiO2 Baryum titanat Silika Elektriksel iletken tellerde Otomobil motor bloklarında Otomobil ana gövdelerinde, anahtarlarda (somun için) Pencere camı Refrakter uygulamaları (örneğin fırınlarda ısıya dirençli astar olarak), eriyik metalin içerisinde tutulduğu potalar Mikroelektronik uygulamalarda kapasitör olarak İletişim teknolojileri için optik fiber uygulamaları Yüksek elektriksel iletkenlik, iyi şekillendirme kabiliyeti Dökülebilir, taşlanabilir, titreşim sönümleme Isıl işlem uygulanarak mukavemetinin önemli oranda arttırılabilmesi Optik olarak saydam, ısıl yalıtım sağlama Isıl yalıtım özelliğine sahip, yüksek sıcaklıklara dayanabilen, eriyik metale karşı göreceli olarak inert Yüksek yük depolama kabiliyeti Kırınım indeksi, düşük optik kayıplar
Malzemelerin Uygulama Alanlarına Örnekler Uygulama örnekleri Özellikler Polimerler Polietilen Epoksi Fenoller Yarıiletkenler Silikon GaAs Kompozitler Yiyeceklerin paketlenmesi Tümleşik devrelerin sarılmasında (kapsüllenmesinde) Kontrplak tabakaların yapıştırılmasında Transistörlerde ve tümleşik devrelerde Optoelektronik (ışıkelektron bilimi) sistemlerde Kolayca ince, esnek ve hava geçirmez bir şekle getirilebilmesi Elektriksel yalıtkanlık ve neme karşı direnç Güçlü ve neme karşı dirençli Eşsiz elektriksel davranış Elektrik sinyallerini ışık, lazerler, lazer diodları, vb ye dönüştürme Grafit-epoksi Uçak bileşenlerinde Yüksek mukavemet/ağırlık oranı Tungsten karbürkobalt (WC-Co) Titanyum kaplanmış çelik Taşlama için karbür kesici uçlarda Reaktör kaplarında Yüksek sertlik, iyi ısıl şok direnci Çeliğin düşük maliyet ve yüksek mukavemetiyle titanyumun yüksek korozyon direnci
SORULAR