INSA 283 MALZEME BİLİMİ Giriş
Malzeme Gereksinimi Bütün mühendislik bilim dallari malzeme ile yakindan iliskilidir. Mühendisler kullanacaklari malzemeyi çok iyi tanıyarak ve genis malzeme tayfi içinde mukavemet, iletkenlik, korozyon, ekonomiklik vb. kriterleri de dikkate alarak en iyi seçimi yapmak zorundadırlar. Malzemelerin, mühendislerce istenen degisik özellikleri onlarin iç yapilari (mikro yapıları) ile ilişkilidir.
Malzeme Bilimi Malzemelerin dogasini araştirir. Çeşitli teori ve tanimlarla malzemenin iç yapisinin, malzemenin kompozisyon, özellik ve davranişları ile olan ilişkisini belirler. Malzeme Mühendisliği Malzeme Mühendisligi; Özgün bir gereksinimi karsilayacak malzemenin gelistirilmesi, hazirlanmasi, modifiye edilmesi ve uygulanmasi için temel ve ampirik bilgi birikimini sentezler ve uygular.
Malzeme Bilimi ve Mühendisliginin Çalisma Kapsami
Malzeme Bilimi ve Mühendisligi Bir mühendisin seçebilecegi malzeme gruplari temelde 3 e ayrilir (metaller, seramikler ve polimerler). Ayrica iki veya daha fazla malzemeden üretilen kompozitler, tek bir malzemeden elde edilemeyen özellikleri sağlar.
Malzeme seçimini etkileyen özellikler Mekanik : Malzemenin yük altındaki davranışını belirler. (Dayanım, elastik modulus, elastik ve plastik davranış, süneklik, sertlik, tokluk, yorulma...) Fiziksel : Yoğunluk, boşluk, nem miktarı, sekli, yüzey özelikleri... Kimyasal : element veya bileşiklerin kompozisyonu Fiziksel-Kimyasal : Rötre, şişme Isıl : İletkenlik Akustik : Ses iletkenliği veya emilimi Estetik : Albeni
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller Saf Madde : Fiziksel olarak kendinden daha basit maddelere ayrilamaz. Belirli bir bilesime sahiptir (Örnek : su, amonyak, altin, oksijen vb.). Karisim : Iki veya daha fazla saf maddenin özelliklerini koruyarak biraraya gelmesinden olusur. Bilesimi sabit degildir (Örnek : hava, meyva suyu vb.).
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller Homojen Karışım : Bileşenleri birbirinden ayırd edilemez ve bileşimi her yerde aynıdır. Heterojen Karışım : Bileşenleri birbirinden ayırd edilebilir ve bileşimi her yerde aynı değildir (Örnek : kum ve kumtaşı, kalker).
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller Element : Kimyasal olarak kendinden daha basit maddelere ayrilamaz. Temel birimi atom dur. (Örnek : H,O) Bilesik : Iki veya daha fazla elementin belirli oranda kimyasal olarak birlesmesinden olusur. Temel birimi molekül dür. (Örnek : H 2 O)
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Elementlerin Periyodik Tablosu
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Elementlerin Periyodik Tablosu
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller Atom: Elementin temel birimine atom denir. Tüm maddeler atom topluluklarindan olusur. Tek bir elementten olusmus bir malzemede, malzemenin gösterdigi tüm kimyasal özellikler, atom da da vardir. Atom, eski Yunanca da bölünemez, parçalanamaz anlamina gelen atoma kelimesinden gelmektedir. 1850 lerde baslayan bir dizi arastirma atomlarin atomalti parçaciklarindan (elektron, proton, nötron vb.) olusan bir iç yapiya sahip oldugunu göstermistir.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom ve Moleküller Molekül : Bilesiklerin temel birimine molekül denir. Bilesiklerin kimyasal özelliklerini aksettiren en küçük parça moleküldür. Molekül, Latince kitle anlamina gelen molekula kelimesinden gelmektedir. Malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri ise onu olusturan atomlarin türünden çok, atomlarin dizilisine ve aralarindaki baglara baglidir
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi Atomlar bir çekirdek ile onu çevreleyen - yüklü elektronlardan olusur. Çekirdekte + yüklü protonlarla yüksüz nötronlar bulunur.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi Periyodik tabloda her atomun bir numarasi vardir. z=atom numarasi Bu sayi çekirdekteki proton sayisidir. Nötr bir atomda elektron sayisina da esittir. A=Kütle numarasi (veya Atom Kütlesi) Bu sayi proton sayisi ile nötron sayisinin toplamina esittir.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi Nötr bir atomda ; elektron sayisi = proton sayisi Iyonlarda ise ; proton sayisi = SABIT elektron sayisina göre + veya - yüklü + yüklü iyon katyon - yüklü iyon anyon
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi Atomlar küçük kütlelere sahiptir. Bu nedenle atomlarin kütlesini belirlemek için mol kavrami gelistirilmistir. 1 mol, 6.022045x10 23 parçacik içerir, bu sayi Avogadro Sayisi (N A ) olarak bilinir. SI sisteminde 12 gram karbon -12 izotopu içindeki gerçek atom sayisi NA kadardir. 1 mol de veya molar kütlede Avogadro sayisi kadar atom bulunur. 1 gram = 6.022045x10 23 akb (akb=atom kütle birimi)
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi
MALZEMELERİN İÇ YAPISI Atom numarası ve Atom Kütlesi
İnşaat Mühendisi olarak görevimiz: Yapı; kullanımı sürecinde maruz kaldığı yükleri kaldırabilmelidir (sağlam olmalıdır). Yapı; kullanımı sürecinde maruz kaldığı çevre şartlarına direnç gösterebilmelidir (dayanıklı olmalıdır). Yapılan binanın estetik ve ekonomik olduğundan emin olmalıyız. Yapı malzemelerinin özeliklerinin bilinmesi ihtiyacı: Fiziksel, kimyasal ve mekanik özeliklerinin Üretim aşamaları
Bu dersin genel amacı: Malzeme özeliklerinin öğrenilmesi (dayanım, dayanıklılık, darbe direnci...) Malzeme iç yapısının öğrenilmesi (atom yapısı, bağ...) Malzemenin iç yapısının malzeme özelikleri ile yakından ilişkili olduğunun öğrenilmesi Metaller: Metalik bağ esnek Seramikler: Iyonik ve kovalent bağ kırılgan Plastiker: Kovalent ve ve Van der Waals bağ neme karşı dayanıklı
Uzunluk Birimleri Angstrom = 1Å = 1/10,000,000,000 meter = 10-10 m Nanometer = 1nm = 1/1,000,000,000 meter = 10-9 m Micrometer = 1μm = 1/1,000,000 meter = 10-6 m Millimeter = 1mm = 1/1,000 meter = 10-3 m