TEKİL VE ÇOĞUL KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

Benzer belgeler
KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

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

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Malzemelerin Deformasyonu

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

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

PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI. Turgut GÜLMEZ

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

CALLİSTER - SERAMİKLER

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

BÖLÜM 5 MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

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

KRİSTAL KAFES SİSTEMLERİ

Bölüm 7: Dislokasyonlar & Dayanım Arttırıcı Mekanizmalar

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

Malzeme Bilimi I Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar


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

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

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

KRİSTAL KAFES HATALARI

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

İntermetalik bileşikler

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

KRİSTAL YAPISI VE KRİSTAL SİSTEMLERİ

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

ENDİREKT (DOLAYLI) ÇEKME DAYANIMI (BRAZILIAN) DENEYİ

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

4. DİĞER MEKANİK ÖZELLİKLER VE KIRILMA TÜRLERİ

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

ÇEKME DENEYİ ve ÇEKME DAYANIMI. ÇELİĞİN σ-ε DAVRANIŞI Şekil Değiştirme sertleşmesi

Malzeme I Katılarda Kristal Yapılar

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

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

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

z z Genel yükleme durumunda, bir Q noktasını üç boyutlu olarak temsil eden kübik gerilme elemanı üzerinde 6 bileşeni

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BÖLÜM 2: DİSLOKASYON VE MUKAVEMETLEŞME

DARBE DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Metalik Malzemelerin Darbe Deneyi

MMU 420 FINAL PROJESİ

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

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

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

Mekanik Davranışın Temel Kavramları. Cisimlerin uygulanan dış kuvvetlere karşı gösterdiği tepkiye mekanik davranış denir.

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

BÖLÜM 3. Katı malzemeler yapılarındaki atom ve iyonların birbirlerine göre düzenlerine bağlı olarak sınıflandırılırlar.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

KAYNAKTA UYUMLULUK ORANI (MISMATCH) HOŞGELDİNİZ

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-4 MALZEMELERDE ÇEKME-BASMA - KESME GERİLMELERİ VE YOUNG MODÜLÜ Malzemelerde Zorlanma ve Gerilme Şekilleri

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

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

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

SEÇİMİ Prof. Dr. İrfan AY. Doç. Dr. İRFAN AY / Arş. Gör. T.KEREM DEMİRCİOĞLU 0

Yeniden Kristalleşme

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -7-

Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

Cetvel-13 Güvenirlik Faktörü k g. Güvenirlik (%) ,9 99,99 99,999

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

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

KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI. Turgut GÜLMEZ

Demir-Karbon Denge Diyagramı

Transkript:

TEKİL VE ÇOĞUL KRİSTLLERİN PLSTİK DEFORMSYONU

TEKİL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYONUN BŞLMSI Eğer bir tek kristal çekme/basma gerilmesine maruz bırakılırsa; dislokasyon hareketlerinin mümkün olduğu düzlemlerde (kayma düzlemleri) ve bu düzlemler üzerindeki belli doğrultularda (kayma doğrultuları) gerçekleşen dislokasyon hareketleri sonucunda plastik deformasyon meydana gelir.

TEKİL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYONUN BŞLMSI τ K = F cosψ K = K o cosφ olduğu için τ K = F o cosψ cosφ Kayma yönü K Kayma düzlemi F σ = olduğu için ve m =1/ ( cosψ cosφ) o σ τ K = olur m denilirse σ = mτ KK Schmid yasası σ : τ : KK kma dayanımı Kritik kayma gerilmesi m : Schmid faktörü

TEKİL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYONUN BŞLMSI σ = mτ KK Schmid yasası Tek kristallerde çekme/basma ekseni farklı kristalografik eksenlere paralel olacak şekilde yapılan çekme testleri yukarıda verilen bağıntının doğruluğunu göstermiştir. Her testte elde edilen akma dayanımları (σ ) değerlerininde farklı olduğu görülmüştür. Testlerde elde edilen akma dayanımı (σ ) değerleri o testlerin Schmid faktörlerine (m) oranlandığında kritik kayma gerilmesi değerlerinin(τ KK ) sabit olduğu görülmüştür. Hacim merkezli kübik yapıya sahip olan geçiş metalleri istisnai bir durum oluşturmaktadır.

TEKİL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYONUN BŞLMSI τ KK σ = mτ Schmid yasası KK * τ * τ τ + τ KK = a τ a : Sıcaklığa bağlı olmayan bileşen * : Sıcaklığa bağlı olan bileşen τ τ a I II III τ a : sıcaklığa bağlı değildir. Bu bileşen sadece dislokasyonların hareketini engelleyen faktörlerden örneğin diğer dislokasyonların sayısından etkilenir. τ * : sıcaklığa bağlı olarak değişir. Dislokasyonların hareketini engelleyen kısa mesafede etkili olan faktörlere bağlıdır. Örneğin empürite atomlarının varlığı en önemli etkenlerden birisidir. T

TEKİL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYONUN BŞLMSI HMK kristallerin τ KK değerleri YMK kristallere göre daha yüksektir. yrıca HMK kristallerin τ KK değerlerinin sıcaklığa bağlı değişimi YMK kristallere göre daha yüksektir. Cu ve Cu-14l alaşımları kıyaslandığında empüritelerin varlığının τ KK değerine olan etkisi açık bir şekilde görülmektedir. Kovalent bağlı olan TiC ün τ KK değeride oldukça yüksektir ve sıcaklığa bağlılığıda da YMK kristallere göre oldukça yüksektir.

ÖRNEK-1 Bir tek kristal, kayma düzleminin normali çekme eksenine 60 o açı yapacak şekilde çekme testine tabi tutulmaktadır. Kayma düzlemi üzerindeki kayma doğrultuları çekme ekseni ile 38 o,45 o ve 84 o açı yapmaktadır. yrıca bu kristalin kritik kayma gerilmesi 2.3MPa dır. Buna göre bu kristalde plastik deformasyonun meydana gelmesi için gerekli minimum çekme gerilmesi nedir? Hesaplayınız.

ÇÖZÜM-1 σ = mτ Schmid yasası K σ m =1/ ( cosψ cosφ) = o φ = 60 τ K cosψ cosφ ψ = 38 ψ = 45 ψ = 84 o o o τ K = 2. 3 MPa Plastik deformasyonun oluşması için bu üç kayma doğrultusundan herhangi bir tanesinde kaymanın başlaması yeterlidir. Bu üç kayma yönünden minimum çekme gerilmesine ihtiyaç duyanı göz önüne alınmalıdır. 2.3MPa Böylece: σ = = 5. 84MPa bulunur cos38cos60

ÖRNEK-2 Basit kübik yapıya sahip bir tek kristalde kayma düzlemi {100} ve kayma doğrultusu <100> dir. Bu tek kristal çekme ekseni [010] eksenine paralel olacak şekilde yerleştirilmiştir. Buna göre kayma sistemlerini listeleyiniz ve her bir kayma sistemi için Schmid faktörünü hesaplayınız.

ÇÖZÜM-2 [001] z z (010) [001] [100] z (001) [010] (100) y y y [010] [100] x x x Kayma düzlemi φ( ο ) cosφ Kayma doğrultusu ψ( ο ) cosψ Schmid faktörü (100) 90-0 [010] 0-1 [001] 90-0 (010) 0-1 [100] 90-0 [001] 90-0 (001) 90-0 [100] 90-0 [010] 0-1

ÇÖZÜM-2 (devam ) Bu sonuçların anlamı: Eğer kristal bahsedilen şekilde yüke maruz bırakılırsa herhangi bir plastik deformasyon meydana gelmeyecektir. Uygulanan çekme gerilmesi yeterince yüksek olduğunda kırılma meydana gelecektir.

ÇOĞUL KRİSTLLERDE (POLİKRİSTLLERDE) PLSTİK DEFORMSYON Tekil ve çoğul kristallerde dislokasyonların kayma düzlemleri üzerinde kayması tamamen aynıdır. ncak tekil ve çoğul kristallerin gerilmegerinim davranışları tamamen farklıdır. Bu farklılığının ana sebebi çok kristalli malzemelerde var olan kristaller arası yüzeylerdir (tane sınırları).

İKİLİ BİR KRİSTLDE ÇEKME DEFORMSYONU x z y σ B ε = ε x ε = ε z B x B z ve B kristallerinin oryantasyonu birbirlerine göre farklı. İki kristalli bir malzeme test edildiğinde kristaller arasındaki sınırdaki (tane sınırındaki) deformasyon aynı olmak zorundadır. Kristallerden birisinin Schmid faktörü (m=1/cosψcosφ) diğerinden yüksek olduğundan yanda verilen koşullar yüzünden deformasyonu kolay olan kristalin (Schmid faktörü küçük olan kristalin) deformasyonu sınırlandırılacaktır. Böyle iki kristalden oluşan bu sistemin dayanımı tek kristal durumuna göre daha yüksek olacaktır. σ γ = γ xz B xz

ÇOĞUL KRİSTLERDE PLSTİK DEFORMSYON Çok kristalli malzemelerde tane sınırlarının deformasyon üzerindeki sınırlayıcı etkisi iki kristalli malzemelere göre daha fazla olacaktır. Bundan dolayı çok kristalli malzemelerin gerilme-gerinim eğrisi iki kristalli malzemelere göre daha yukarıda olacaktır.

ÇOK KRİSTLLİ MLZEMELERDE PLSTİK DEFORMSYON Nb NaCl Neden büyük fark var?

ÇOK KRİSTLLİ MLZEMELERDE PLSTİK DEFORMSYON Çok kristalli malzemelerde Schmid faktörü gelişigüzel yerleşmiş kristallerin averajı olarak alınır. σ = mτ Schmid yasası KK????? YMK kristaller için: m = 3. 06 HMK kristaller için: m = 2. 75 m=? yrıca çok kristalli malzemelerin dayanımları tane boyutuna bağlı olarak da değişmektedir.

ÇOK KRİSTLLİ MLZEMELERİN DYNIMLRININ SICKLIĞ BĞLI DEĞİŞİMİ MgO yapısında bulunan bağ nedir? Çok kristalli malzemelerin dayanımlarının sıcaklığa bağlı değişim τ KK (kritik kayma gerilmesi) değerinin sıcaklığa bağlı değişimi ile paralellik göstermektedir. Vanadyumun (HMK) akma dayanımı bakıra (YMK) göre dayanımı bütün sıcaklıklarda daha yüksektir. MgO in dayanımının daha yüksek olmasının sebebi sahip olduğu güçlü polar kovalent bağdır. NaCl kristalinin kristal yapısı MgO ile aynı olmakla beraber dayanımının düşük olmasının sebebi iyonik bağa sahip olmasıdır.

PLSTİK DEFORMSYON VE MLZEME ÇEŞİTLERİ kma dayanımı en yüksek olan malzeme sınıfı seramiklerdir. ncak seramik malzemelerde bulunan çatlak/boşluklar yüzünden hemen her zaman akma dayanımlarının çok altındaki değerlerde kırılırlar. Plastik deformasyon değeri en yüksek olan malzeme grubu polimer malzemelerdir. Metalik malzemelerin dayanımları seramikler ile polimer arasında bir yerde bulunmaktadır. Saf metaller oldukça yumuşaktır. Çoğu yüksek dayanımlı mühendislik metali alaşımdır(birden fazla element içermektedir).

ÖRNEK-3 Bir magnezyum tek kristalinin oda sıcaklığında test edilmesi sonucunda aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Buna göre magnezyum tek kristali için Schmid yasasının doğruluğunu gösteriniz. Magnezyum tek kristali için kritik kayma gerilmesini (τ KK ) hesaplayınız φ( ο ) ψ( ο ) kma dayanımı (MPa) 82 11 2.78 63 36 1.07 52 41 0.84 35 55 0.69 27 63 1.02 14 77 1.79

ÇÖZÜM-3 τ σ = mτ Schmid yasası K σ τ K = m m =1/ ( cosψ cosφ) K = σ cosψ cosφ φ( ο ) ψ( ο ) kma dayanımı 82 11 2.78 63 36 1.07 52 41 0.84 35 55 0.69 27 63 1.02 14 77 1.79 (σ ) (MPa) m 7.32 2.72 2.15 2.13 2.47 4.58 Kritik Kayma Gerilmesi (τ KK ) (MPa) 0.38 0.39 0.39 0.33 0.41 0.39

ÖRNEK-2 Basit kübik yapıya sahip bir tek kristalde kayma düzlemi {100} ve kayma doğrultusu <100> dir. Bu tek kristal çekme ekseni [011] eksenine paralel olacak şekilde yerleştirilmiştir. Buna göre kayma sistemlerini listeleyiniz ve her bir kayma sistemi için Schmid faktörünü hesaplayınız.

ÇÖZÜM-2 [001] z z (010) [001] [100] z (001) [010] (100) y y y [010] [100] x x x Kayma düzlemi φ( ο ) cosφ Kayma doğrultusu ψ( ο ) cosψ Schmid faktörü (100) 90-0 [010] 45-0.71 [001] 45-0.71 (010) 45-0.71 [100] 90-0 [001] 45-0.71 2 (001) 45-0.71 [100] 90-0 [010] 45-0.71 2