Bölüm 5: Yayınma (Difüzyon)

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

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

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

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

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

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

Bölüm 4: Katılarda Kusurlar

Faz ( denge) diyagramları

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

BÖLÜM-III YAYINMA (DİFÜZYON)

SEMENTASYON

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Maddenin Mekanik Özellikleri

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

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

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Bölüm 7: Dislokasyonlar & Dayanım Arttırıcı Mekanizmalar

Chapter 9: Faz Diyagramları

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

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

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

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

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

Bölüm 12: Seramiklerin Yapıları ve Özellikleri

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Kristal Kusurları Noktasal Kusurlar Yayınma-Katı Hal Yayınması Şubat 2016

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

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

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

KİMYASAL BİLEŞİKLER İÇERİK

Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

İstatistiksel Mekanik I

Kristalizasyon Kinetiği

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

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

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

hesaplama (Ders #16 dan devam) II. İstemli değişim ve serbest enerji III. Entropi IV. Oluşum serbest enerjisi

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

5 Prof. Dr. Hatem Akbulut, Prof. Dr. Uğur Şen, Yrd. Doç. Dr. M. Oğuz Güler

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

SİLİSYUM ESASLI İNTERMETALİK BİLEŞİKLER

Bilgi İletişim ve Teknoloji

Bölüm 14 & Bölüm 15: Polimerlerin Yapısı ve Özellikleri

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

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

DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

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

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLGİSİ DERS 9 DR. FATİH AY.

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

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ)

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. Maddenin Sınıflandırılması

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

Isı transferi (taşınımı)

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

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

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

Seramik malzemelerin kristal yapıları

YANMA. Derlenmiş Notlar. Mustafa Eyriboyun ZKÜ

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

4/26/2016. Bölüm 7: Elektriksel Özellikler. Malzemelerin Elektriksel Özellikleri. Elektron hareketliliği İletkenlik Enerji bant yapıları

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

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

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

Bölüm 3: Kristal Yapılı Katılar

1. Öğretmen Kılavuzu. 2. Öğrenci Kılavuzu

ÇELİKLERİN ISIL İŞLEMLERİ. (Devamı)

Optik Özellikler. Elektromanyetik radyasyon

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Transkript:

Bölüm 5: Yayınma (ifüzyon) Yayınma nasıl gerçekleşir? İşlemdeki önemi nedir? Yayınma hızı bazı basit durumlar için nasıl tahmin edilir? Yayınma yapıya ve sıcaklığa nasıl bağlıdır? hapter 5 -

Yayınma (ifüzyon) iffusion - atomsal hareketlerle kütle t Mekanizmalar gazlarda & sıvılarda rastgele (Brownian) hareket katılarda boşluklara yayınma yada arayerlere yayınma hapter 5 -

Arayayınımı: Alaşımlarda, atomlar yüksek konsantrasyolu Bölgelerden düşük konsantrasyolu bölgelere göçederler. başlangıçta Yayınma (ifüzyon) Bir süre sonra Adapted from Figs. 5. and 5., allister & Rethwisch 8e. hapter 5-3

Kendi-yayınma: tek atomdan oluşan temel metallerde de, atomlar yer değiştirirler. Bazı atomlar işaretlenmiştir A B Yayınma (ifüzyon) Bir süre sonra A B hapter 5-4

Boşluk yayınımı: Yayınma Mekanizmaları atomlar boşluklarla yer değiştirir yeralan impürite atomları içinde geçerlidir yayınma hızı: -- boşluk sayısına ve -- aktivasyon enerjisine bağlıdır. Artan geçen zaman hapter 5-5

Yayınma Mekanizmaları Arayer yayınımı küçük atomlar atom aralarından yayınırlar. Adapted from Fig. 5.3(b), allister & Rethwisch 8e. Boşluk yayınımından daha hızlı gerçekleşir. hapter 5-6

Yayınım Kullanılan işlemler Yüzey sertleştirme: -- Karbon atomları evsahibi demir atomlarının yüzeyinin üzerine yayınır. -- Yüzey sertleştirmesi uygulanmış çelik dişli örnek verilebilir. Adapted from chapter-opening photograph, hapter 5, allister & Rethwisch 8e. (ourtesy of Surface ivision, Midland-Ross.) Sonuç: atomlarının varlığı demiri (çeliği) daha sert yapar. hapter 5-7

Yayınım Kullanılan işlemler Fosfor Katkılı n- çeşit silisyum yarıiletkeni İşlem: 0.5 mm. P den zengin yüzey Si üzerine biriktirilir.. Isıtılır. silisyum 3. Sonuç: Katkılı yarıiletken bölgeleri bilgisayar çipinin büyütülmüş görüntüsü açık kısımlar: Si atomları silisyum açık kısımlar: Al atomları Adapted from Figure 8.7, allister & Rethwisch 8e. hapter 5-8

Yayınım Yayınımın miktarını ve hızını nasıl tayin ederiz? J yayıayı molü (yada kütlesi) mol kg YAYINIM AKISI yada yüzey alan zaman cm s m s eneysel ölçülür Yüzey alanı bilinen ince bir film (membran) alınır Konsantrasyon gradyanı oluşturulur Atom veya molekülün membrandan ne kadar hızlı yayındığı ölçülür. J M At l A dm dt M = Yayınan kütle J zaman eğim hapter 5-9

Kararlı Yayınma Yayınma zaman bağlı değilse=kararlı yayınma Yayınma akısı konsantrasyon gradyanı d d ile doğru orantılı. Fick in Birinci Yayınma Kanunu d J d Eğer lineerse d d Yayınma katsayısı hapter 5-0

Örnek: Kimyasal Koruyucu Giydirme (KKG) Metilen klorid boya çözücü en çok kullanılan malzemesidir. İritan olmasının yanında cilt tarafından absorbe edilir. Boya çıkarma işleminde koruyucu eldiven giyilmelidir. Eğer bütil kauçuk eldiven (0.04 cm kalınlığında) kullanılacaksa, metil kloridin eldivenden yayınma akısı nedir? ata: Bütil kauçuğun yayınma katsayısı: = 0 0-8 cm /s Yüzey konsantrasyonları: = 0.44 g/cm 3 = 0.0 g/cm 3 hapter 5 -

Örnek (devam) Çözüm lineer konsantrasyon gradyanı kabul edilir Boya çözücü eldiven t b 6 cilt J ata: - d d = 0 0-8 cm /s = 0.44 g/cm 3 = 0.0 g/cm 3 = 0.04 cm J (0 0-8 cm (0.0 g/cm 0.44 g/cm /s) (0.04 cm) 3 3 ).6 0-5 g cm s hapter 5 -

Yayınma ve Sıcaklık Artan T ile yayınma katsayısı artar. o ep Q d R T o Q d R T = yayınma katsayısı [m /s] = sıcaklıkdan bağımsız katsayı [m /s] = yayınma için gereken aktivasyon enerjisi[j/mol or ev/atom] = gaz sabiti [8.34 J/mol-K] = mutlak sıcaklık [K] hapter 5-3

500 000 600 300 Yayınma ve Sıcaklık T ye üstel bağlılık gösterir. 0-8 T( ) (m /s) arayer >> yeralan 0-4 in -Fe in -Fe Al in Al Fe in -Fe Fe in -Fe 0-0 0.5.0.5 000 K/T Adapted from Fig. 5.7, allister & Rethwisch 8e. (ate for Fig. 5.7 taken from E.A. Brandes and G.B. Brook (Ed.) Smithells Metals Reference Book, 7th ed., Butterworth-Heinemann, Oford, 99.) hapter 5-4

Örnek : 300º de u nun Si içinde yayınma katsayısı ve aktivasyon enerjisi; (300º) = 7.8 0 - m /s Q d = 4.5 kj/mol 350º deki yayınma katsayısını hesaplayınız? data dönüşümü ln sıcaklık = T /T ln ln ln 0 ln Qd R ln T ve Q R d ln T T ln 0 Qd R T hapter 5-5

Örnek (devam) ep Q R d T T T = 73 + 300 = 573 K T = 73 + 350 = 63 K (7.8 0 m /s) ep 4,500 J/mol 8.34 J/mol -K 63 K 573 K = 5.7 0 - m /s hapter 5-6

Kararsız Yayınım Yayınım yapan parçacıkların konsantrasyonu hem zamanın hemde konumun fonksiyonudur = (,t) Bu durumda Fick in İkinci Kanunu kullanılır Fick in İkinci Kanunu t Çözüm:,t s o o erf t s hapter 5-7

Kararsız Yayınım Örnek problem: YMK yapıya sahip demir-kabon alaşımı başlangıçta ağırlıkça % 0.0 içermektedir ve sıcaklık arttırılarak atmosferik basıçta yüzey karbon konsantrasyonu ağırlıkça %.0 oluncaya kadar karbürize edilmektedir. 49.5 saat sonra yüzeyden 4.0 mm derinlikte karbon konsantrasyonu ağırlkça % 0.35 ise, işlemin gerçekleştiği sıcaklığı bulunuz. Çözüm: enklem 5.5 i kullan (, t) s o o erf t hapter 5-8

Çözüm (devam): (,t s ) o o erf t t = 49.5 saat = 4 0-3 m = 0.35 % s =.0 % o = 0.0 % (, t) s o o 0.35.0 0.0 0.0 erf t erf( z) erf(z) = 0.85 hapter 5-9

Çözüm (devam): Tablo 5. den 0.85 hata fonksiyonuna denk gelen z nin değerini buluruz. İnterpolasyon işlemi gereklidir; z erf(z) 0.90 0.7970 z 0.85 0.95 0.809 z 0.95 0.90 0.85 0.90 0.809 z 0.93 0.7970 0.7970 enklem için çözülür z t 4z t 4z t (4 0 (4)(0.93) 3 m) (49.5 h) h 3600 s.6 0 m /s hapter 5-0

Çözüm (devam): Bulduğumuz nin gerçekleştiği sıcaklığı bulmak enklem (5.9a) yeniden düzenlenir; T Qd R( ln ln) o Tablo 5. den, nin YMK Fe de yayınımı o =.3 0-5 m /s Q d = 48,000 J/mol T (8.34 J/mol -K)(ln.30 48,000 J/mol 5 m /s ln.60 m /s) T = 300 K = 07º hapter 5 -

Özet Yayınım HIZLI... seyrek kristal yapı ikincil bağa sahip malzeme yayınım atomları küçük düşük yoğunluktaki malzeme Yayınım YAVAŞ... sıkı paketlenmiş kristal yapı covalent bağa sahip malzeme yayınım atomları büyük yüksek yoğunluktaki malzeme hapter 5 -