BÖLÜM 9 - DİFÜZYON. Difüzyon nasıl oluşur? Neden önemlidir? Difüzyon hızı nasıl tahmin edilebilir?

Benzer belgeler
ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

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

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

Kristal Kusurları Noktasal Kusurlar Yayınma-Katı Hal Yayınması Şubat 2016

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

Bölüm 5: Yayınma (Difüzyon)

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Bölüm 5 Malzemelerde Atom ve İyon Hareketleri

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

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

Alaşımınbüyümesi: 2. durum. Katıda yine difüzyonyok: D k = 0

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

MALZEME BİLİMİ (2) MAL201 KRİSTAL YAPI YAYINMA

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

MALZEMELERİN YAPISI. Makroskopik seviyede: Gözle görülebilen makro yapı,

SEMENTASYON

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

İçindekiler. 1 )Difüzyonun Tanımı. 2 )Difüzyon Mekanizmaları. 3 )Fick Kanunları. 4 )Difüzyona Etki Eden Faktörler

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

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

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

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

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

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

METALLERDE KATILAŞMA

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Gaz. Gaz. Yoğuşma. Gizli Buharlaşma Isısı. Potansiyel Enerji. Sıvı. Sıvı. Kristalleşme. Gizli Ergime Isısı. Katı. Katı. Sıcaklık. Atomlar Arası Mesafe

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Demir-Karbon Denge Diyagramı

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

1. Öğretmen Kılavuzu. 2. Öğrenci Kılavuzu

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. Maddenin Sınıflandırılması

BÖLÜM-III YAYINMA (DİFÜZYON)

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Bölüm 7 Deformasyon Sertleşmesi ve Tavlama

Ç l e i l k i l k e l r e e e Uyg u a l na n n n Yüz ü ey e y Ser Se tle l ş e t ş ir i me e İ şl ş e l m l r e i

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin

VİZE I e HAZIRLIK Tüm Konuları Kapsamaz

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

Pratik olarak % 0.2 den az C içeren çeliklere su verilemez.

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

ALUMİNYUM ALA IMLARI

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞĐMĐ ÇALIŞMA YAPRAĞI

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

Demir-Karbon Denge Diyagramı

Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası

Fiziksel özellikler nelerdir? Mekanik Elektriksel Termal Manyetik Optik

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

Yeniden Kristalleşme

KRİSTAL KAFES SİSTEMLERİ

Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

ZnS (zincblende) NaCl (sodium chloride) CsCl (cesium chloride)

3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

ELEMETLER VE BİLEŞİKLER ELEMENTLER VE SEMBOLLERİ

Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler

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

2. Sertleştirme 3. Islah etme 4. Yüzey sertleştirme Karbürleme Nitrürleme Alevle yüzey sertleştirme İndüksiyonla sertleştirme

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

1 mol = 6, tane tanecik. Maddelerde tanecik olarak atom, molekül ve iyonlar olduğunda dolayı mol ü aşağıdaki şekillerde tanımlamak mümkündür.

ISININ YAYILMA YOLLARI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

NTSE - Nano Technology Science Education Project No: LLP TR-KA3-KA3MP ÖĞRENCİ KILAVUZU NANO BOYUT VE NANOTEKNOLOJİ

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

Malzeme Bilimi ve Malzemelerin Sınıflandırılması

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

Elektron ışını ile şekil verme. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐSĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

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

İstatistiksel Mekanik I

Bölüm 2. Sıcaklık ve Gazların Kinetik Teorisi. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Transkript:

BÖLÜM 9 - DİFÜZYON Difüzyon nasıl oluşur? Neden önemlidir? Difüzyon hızı nasıl tahmin edilebilir? Difüzyon malzemenin yapısına ve sıcaklığa göre nasıl değişir

Malzemelerde üretim ve uygulama sırasında görülen katılaşma, çökelme, yeniden kristalleşme, tane büyümesi gibi olaylar ile kaynak, lehim, sementasyon gibi işlemler büyük ölçüde atomların kütle içindeki hareketlerine bağlıdır. Atomların hareketleri ısıl enerji etkisinde oluşur ve iki aşamalıdır. Birincisi ısıl etki ile atomların kendi denge konumları çevresindeki küçük titreşim hareketleri, ikincisi ise yine aynı etki ile bir denge konumundan diğerine atlayarak yaptıkları uzak mesafe hareketleridir. Bu sonuncuya atomsal yayınım veya difüzyon denir. Katı malzemelerde meydana gelen difüzyon gaz ve sıvılardaki difüzyondan çok daha yavaştır.

2. Yayınım Mekanizmaları Boşluk yayınımı bir atomun yanındaki boşluğu doldurmak için kendi kafesindeki yerini terk etmesidir (bu nedenle orijinal kafes yerinde yeni bir boşluk oluşturur). 3

Başlangıç durumu Ara durum Son durum Enerji Aktivasyon enerjisi Buna difüzyon enerji engeli de denir.

Metalik sistemler

Ametalik sistemler

Figure 5.20 Diffusion in ionic compounds. Anions can only enter other anion sites. Smaller cations tend to diffuse faster

Difüzyon ve Sıcaklık Difüzivite T ile artar. Qd aktivasyon enerjisidir (bu enerji arttıkça, difüzivite ve atomik difüzyon olasılığı azalır)

Atom konsantrasyonun yüzeyden içeri doğru zamanla değişimi 2.Fick kanunu ile ifade edilir. 2.Fick kanunu, 1.Fick kanununun türevidir.

2. Fick kanunu C t x D 2 C x x 2 Cs yüzey konsantrasyonu, Co hacim konsanrasyonu 2.Fick kanununun, yarı sonsuz katıya difüzyon durumunda çözümü. C C s x C C o o 1 erf 2 x Dt erf gaus hata fonksiyonu (error function).

C C s x C C o o 1 Tablo üzerinde: erf z 2 2 x Dt x Dt

ÖRNEK Problemler: 1020 çeliğinden bir dişliyi 927 C'de karbonladığınızı düşünün. Yüzeyin 0.50 mm altında karbon miktarını %0.40'a çıkarmak için gerekli zamanı dakika cinsinden hesaplayın. Fırın atmosferindeki karbon miktarının %0.90 ve çeliğin karbon miktarının %0,20 olduğunu kabul edin. D 927 C = 1.28x 10-11 m 2 /sn C y = %0.90 x = 0.5 mm = 5.0 x 10-4 m C o = %0.20 C x = %0.40 t =? Sn Çözüm: C C x s C C o 0 1 erf 2 x Dt veya C C s s C C x 0 erf 2 x Dt

C C x s C C o 0 1 erf 2 x Dt veya C C s s C C x 0 erf 2 x Dt

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. Atmosferdeki karbon miktarının %0.90, çeliğin karbon miktarının da %0.20 olduğunu kabul edin Z = 0.521 kabul edelim. Şimdi bu Z - 0.521 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.

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

Sinterleme esnasında difüzyon işlemleri. Temas noktalarında atomlar difüz eder, köprüler oluşturur ve sonunda boşlukları doldurur. 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.

5.5. Yarı iletken endüstrisi Doping silicon with phosphorus for n-type semiconductors: Process: 0.5 mm 1. Deposit P rich layers on surface. 2. Heat it. silicon 3. Result: Doped semiconductor regions. magnified image of a computer chip light regions: Si atoms silicon light regions: Al atoms Adapted from Figure 18.27, Callister & Rethwisch 8e. 29