BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

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

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

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

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

Kristallografik düzlemler;

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

Malzeme I Katılarda Kristal Yapılar

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

Kristal Yapılar KONU BAŞLIKLARI... Katılarda atomlar nasıl dizilirler? (mühendislik malzemelerindeki dizilişler)

KRİSTAL YAPISI VE KRİSTAL SİSTEMLERİ

KATIHAL FİZİĞİ DERS 2. Tipik Kristal Yapılar Kuasi-kristaller Doluluk Oranı

KRİSTAL YAPILARI VE KRİSTAL GEOMETRİLERİ

1. Giriş 2. Kristal Yapılar 3. Kristal Kafes Noktaları 4. Kristal Kafes Doğrultuları ve Düzlemler MALZEME BILGISI B3

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

Malzeme Bilimi I Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

KATILARIN ATOMIK DÜZENI Kristal Düzlemleri, Dogrulari ve Yönleri

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

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

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Kristallerdeki yüzeyler, simetri ve simetri elemanları 2 boyutta nasıl gösterilir?

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Katılar & Kristal Yapı

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MBM 304 Kristal Kimyası 4. Hafta Dr. Sedat ALKOY 1

KRİSTAL KAFES SİSTEMLERİ

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ

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

ATOMSAL YAPILAR. Düzensiz yapı(amorph-orderless): Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi.

1. Düzensiz yapı : Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi. Argon gibi asal gazlarda görülür.

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

MALZEME BİLİMİ MAL213 Kristal Yapı-Doğrultu ve Düzlemlere ait Miller İndisleri Metal ve Seramik Yapılar, Polimer Yapıları, X Işını Difraksiyonu

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

MBN 101 Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliğine Giriş

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

Metalurji Mühendisliğine Giriş

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

MALZEME BILIMI DERS NOTU

Bölüm 3: KRİSTAL YAPILARI VE KRİSTAL GEOMETRİSİ

Chapter 3: Kristal ve Kristal Olmayan Katılar

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

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

Malzeme Bilimi Dersi

Seramik malzemelerin kristal yapıları

Kristal Yapılar / Temel Kavramlar

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

Bazı atomlarda proton sayısı aynı olduğu halde nötron sayısı değişiktir. Bunlara izotop denir. Şekil II.1. Bir atomun parçaları

Atomların dizilme şekilleri, malzemelerin özelliklerini etkilemektedir.

Atom. Atom elektronlu Na. 29 elektronlu Cu

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Magnetic Materials. 11. Ders: Manyetik Anizotropi. Numan Akdoğan.

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

MMM291 MALZEME BİLİMİ

MBM 304. Doç.. Dr. Sedat ALKOY

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

KİMYASAL BİLEŞİKLER İÇERİK

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

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

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

FİZ 427 KRİSTAL FİZİĞİ

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ HACETTEPE ASO 1.OSB MESLEK YÜKSEKOKULU HMK 211 CNC TORNA TEKNOLOJİSİ

STOKİYOMETRİ. Kimyasal Tepkimelerde Kütle İlişkisi

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

Ders 3. KRİSTALLERDE DÜZLEMLER ve DOĞRULTULAR ATOMLARARASI BAĞLAR

2014 LYS GEOMETRİ 3. A. parabolü ile. x 1 y a 9 çemberinin üç noktada kesişmesi için a kaç olmalıdır?

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

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

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

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

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

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

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar


TEKİL VE ÇOĞUL KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Noktanın Analitik İncelenmesi...3. Doğrunun Analitiği Analitik Düzlemde Simetri...25

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

GENEL KİMYA. 6. Konu: Mol Kavramı ve Avagadro Sayısı

Faz ( denge) diyagramları

FİZİK KAYNAKLAR. Prof. Dr. Kadir ESMER DERSLE İLGİLİ UYARILAR BÖLÜM 1: FİZİK VE ÖLÇME KONULAR

A A A A A A A A A A A

Bölüm 4: Katılarda Kusurlar

X-Işınları. 5. Ders: X-ışını kırınımı. Numan Akdoğan.

IVA GRUBU ELEMENTLERİ

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

MBM 304 Kristal Kimyası 2. Hafta Dr. Sedat ALKOY 1 Kimyasal Bağlar

MEKANİK FİZİK I DERSLE İLGİLİ UYARILAR KAYNAKLAR BÖLÜM 1: FİZİK VE ÖLÇME KONULAR

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Transkript:

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri Katıların Kristal Yapıları Dr. Ersin Emre Ören Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ankara - TÜRKİYE eeoren@etu.edu.tr http://eeoren.etu.edu.tr

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Kristalografi (Crystallography) atomların katılar içerisinde nasıl dizildiklerini inceleyen bilim dalıdır. Yunanca crystallon (donmuş damla) ve grapho (yazmak) kelimelerinden oluşmuştur. 1987 Nobel Prize in Physics J. Georg Bednorz and K. Alexander Müller for their important break-through in the discovery of superconductivity in ceramic materials. Crystal structure of NaCl YBa 2 Cu O 7 T c = 90 K Heike Kamerlingh Onnes 191 Nobel Prize in Physics Crystal structure of silicon Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Almanya. T c = 20 K ( 70 C) P = 150 GPa (1.5 milyon atm) Meissner Etkisi

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Katılarda Atom Dizilimleri: Kristal Uzun mesafeli düzenlilik Amorf (without morphe) Uzun mesafeli düzenlilik yok SiO 2 Atomlar sistematik bir şekilde dizilirler Atom dizilimlerinde herhangi bir sistematik yoktur Tek Kristal Poli-kristal SrTiO http://en.wikipedia.org/wiki/crystallography

KRİSTAL GEOMETRİLERİ SrTiO Graphen http://en.wikipedia.org/wiki/crystallography Altın http://www.nature.com/ GaN http://www.phys.vt.edu/showcase/index-cme.shtml http://www.fei.com/

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Kristal Yapılar Atomlar neden sistematik bir şekilde dizilirler? 2r Sert küre modeli

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI b Atom dizilimleri: Atomları kaç farklı şekilde dizebiliriz. 1 Boyut 1 2 Boyut 5 Boyut 14 a Birim hücre (Unit cell): Birim hücre bir kristalin yapısını tarif eden yapısal bir birim veya yapı taşıdır. Birim hücre tekrar edilerek tüm kristal üretilebilir. a

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Birim hücre (Unit cell) 2 Boyut: Kare (square): a=b, =90 y Dikdörtgen (rectengular): a b, =90 b a x Merkezli Dikdörtgen (rhombic): ab, 90 Oblik (oblique): ab, 90 Kafes (lattice) parametreleri: a, b,. Altıgen (hexagonal): a=b, =120

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Kristal Kafes Sistemleri Birim hücre (Unit cell) Boyut: Kafes (lattice) parametreleri: a, b, c,,,.

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Bravais Kafes Sistemleri Auguste Bravais (1811-186)

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Kübik Yapılar: çeşit Basit Kübik Simple Cubic (SC) Hacim Merkezli Kübik Body Centered Cubic (BCC) Yüzey Merkezli Kübik Face Centered Cubic (FCC)

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Koordinasyon Sayısı (Coordination number): Metallerde her bir atom aynı sayıda komşu (kendisine değen) atoma sahiptir ve bu sayıya koordinasyon sayısı denir. Atomik paketleme faktörü (Atomic Packing Factor): Bir birim hücre içindeki tüm atomların hacimleri toplamının birim hücrenin toplam hacmine oranıdır. APF birim hücre içerisindeki toplam atom hacmi birim hücre hacmi

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Birim hücre hacminin atom yarıcapı cinsinden hesaplanması Basit Kübik (BK) Simple Cubic (SC) Hacim Merkezli Kübik (HMK) Body Centered Cubic (BCC) Yüzey Merkezli Kübik (YMK) Face Centered Cubic (FCC) a 2r a 4r a 4r 2 VSC a 8r VBCC 64r a VFCC 2r a 16r 2 2

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Birim Hücre İçerisindeki Atom Sayıları Basit Kübik Simple Cubic (SC) Hacim Merkezli Kübik Body Centered Cubic (BCC) Yüzey Merkezli Kübik Face Centered Cubic (FCC) 1 NSC 8 1 8 1 NBCC 1 8 2 8 1 1 NFCC 6 8 4 2 8

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Atomik paketleme faktörü: APF birim hücre içerisindeki toplam atom hacmi birim hücre hacmi Basit Kübik (BK) Simple Cubic (SC) Hacim Merkezli Kübik (HMK) Body Centered Cubic (BCC) Yüzey Merkezli Kübik (YMK) Face Centered Cubic (FCC) VSC a 8r VBCC 64r a VFCC 2r a 16r 2 2 1 NSC 8 1 8 1 NBCC 1 8 2 8 1 1 NFCC 6 8 4 2 8 AFP SC 4 1. r 0.524 8r VAFP küre 4 2. r 4 r 0.68 64r BCC APFAFP BH FCC 4 4. r NBH. V atom 0.74 V 16r 2 BH

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Yoğunluk hesaplamaları: V BH N N BH A Avagadro Bakır: rcu 0.128 nm ACu 6.5 g/ mol Kristal Yapısı FCC VFCC 2r a 16r 2 2 1 1 NFCC 6 8 4 2 8 Cu 4 atom/birim_hücre 6.5 g/ mol 8 2 16(1.28 10 cm) 2 /birim_hücre 6.022 10 atom/ mol 8.89 g / cm

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Avagadro Sayısı =? Silicon: Elmas kübik (diamond cubic) yapıdadır. 1 1 1 NSC 8 6 4 8 8 2 1 Atom Hacmi: AV Si 8 5.41020610 cm 8 atom Kafes Parametresi: asi 0.5410206 nm Atom Ağırlığı: Yoğunluk: MWSi Si 28.0854 gr/ 2.290 gr / cm mol Molar Volume: MV 12.0589 95 cm / mol Si MVSi 2 6.02222201 10 atom / mol AV Si

KATILARIN KRİSTAL YAPILARI Avagadro Sayısı =? Silicon: Elmas kübik (diamond cubic) yapıdadır. MVSi 2 6.02214078(18) 10 ato m / mol AV Si 1 kilogram tek-kristal silikon küre 28 Si izotopu zenginleştirilmiş International Avogadro Coordination Russian Academy of Sciences, Nizhny-Novgorod, Russia, 2007.

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Polimorfizm: Bazı metal ve ametallerin birden fazla kristal yapıya sahip olmasına denir. Allotropi: Elemental katılarda gözlenen polimorfizm genellikle allotropi olarak adlandırılır. Kristal yapı basınç ve sıcaklığa bağlıdır. Karbon: Grafit: normal ortam koşullarında bulunan kararlı polimorf Elmas: çok yüksek basınç altında oluşur Demir: BCC: normal ortam koşullarında bulunur FCC: 912 o C de BCC =>FCC dönüşümü olur

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Allotropik Dönüşüm: Roald Amundsen 14 Aralık 1911 Norveçli kutup araştırmacısı Güney Kutup Noktası Robert Scott İngiliz kutup araştırmacısı 17 Ocak 1912 29 March 1912 Amundsen-Scott İstasyonu B. T. Brooks, Tin Disease and Polar Exploration Science, 40, 166-167 (1914).

KRİSTAL GEOMETRİLERİ

KRİSTAL GEOMETRİLERİ B. T. Brooks, Tin Disease and Polar Exploration Science, 40, 166-167 (1914). Kurtarma Operasyonu Notları Sonuç

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Allotropik Dönüşüm: Kalay (Sn) Hastalığı 1.2 o C Soğutma Hacim Merkezli Tetragonal Elmas Kübik Sn 7.0 g / cm % 27 Hacim Artışı Sn 5.77 g / cm https://www.youtube.com/watch?v=sxb8heh_c antimon (Sb) veya bizmut (Sb) ilavesiyle önlenebilir

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Yüzey Merkezli Kübik Face Centered Cubic (FCC) Altıgen Kapalı Yapı Hexagonal Close Packed (HCP) ABCABCABC ABABABABAB BMM 205 - OREN, EE May 21, 2018

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Altıgen Kapalı Yapı Hexagonal Close Packed (HCP) a 2r c 8 a=1.6a 1 1 NHCP 12 2 6 6 2 2 a 8 VHCP 6. a 2a 24 2r 4 AFP HCP 4 6. r 0.74 24 2r

KRİSTAL GEOMETRİLERİ Yüzey Merkezli Kübik Face Centered Cubic (FCC) Altıgen Kapalı Yapı Hexagonal Close Packed (HCP) A B C A B C A B C A B A B A B A B A B

KRİSTALOGRAFİK YÖNLER VE DÜZLEMLER Nokta Koordinatlarının Belirlenmesi Kesirli Uzunluklar x y z Nokta Koordinatları 1 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 4 0 1 0 0 1 0 5 ½ ½ ½ ½ ½ ½ 6 0 0 1 0 0 1 7 1 0 1 1 0 1 8 1 1 1 1 1 1 9 0 1 1 0 1 1

KRİSTALOGRAFİK YÖNLER VE DÜZLEMLER Yön İndislerinin Belirlenmesi Kristalografik yön iki nokta arasında bir çizgi ya da bir vektör olarak tanımlanır. Üç yönlü indislerin belirlenmesi: 1. Uygun uzunlukta bir vektör koordinat sisteminin orijininden geçecek şekilde yerleştirilir. 2. Vektörün eksenler üzerindeki izdüşüm uzunlukları, birim hücre parametreleri (a, b, c) cinsinden belirlenir.. Bu uzunluklar en küçük tamsayı değerlerine getirilecek şekilde ortak bir faktör ile çarpılır. 4. Bulunan herüç indis köşeli parantez içine alınır: [uvw] u, v ve w tamsayıları sırasıyla x, y, ve z eksenleri boyunca azaltılmış projeksiyonları karşılık gelir. izdüşüm izdüşüm x y z a/2 b 0c 1/2 1 0 azaltım 1 2 0 [120] Not: Eksi yönler indisler üzerine - konularak belirtilir. - [120]

KRİSTALOGRAFİK YÖNLER VE DÜZLEMLER Düzlemsel (Miller) İndislerin Belirlenmesi Altıgen kristal sistemi dışındaki tüm kristalografik düzlemler (hkl) olmak üzere üç Miller indisi tarafından belirlenir.

KRİSTALOGRAFİK YÖNLER VE DÜZLEMLER Düzlemsel (Miller) İndislerin Belirlenmesi Miller indislerinin belirlenmesi: 1. Eğer düzlem koordinat sisteminin orijininden geçiyorsa yeni bir orijin seçilerek düzlem orijinin dışına taşınır. 2. Bu durumda düzlem koordinat eksenlerini ya kesmektedir ya da bu eksenlere paraleldir. Düzlemin eksenleri kesim noktaları belirlenir.. Düzlemin eksenleri kesim noktaları birim hücre parametreleri (a, b, c) cinsinden belirlenir.. Bu sayıların tersi belirlenir. 4. Bu uzunluklar en küçük tamsayı değerlerine getirilecek şekilde ortak bir faktör ile çarpılır. 5. Bulunan her üç indis parantez içine alınır: [hkl] x y z Kesim noktası Kesim noktası Tersi a -b c/2-1 1/2 0-1 2 - (012)

Önümüzdeki Ders Saatinde Ders Kitabımızın. Bölümündeki KRİSTAL GEOMETRİLERİ, KRİSTALOGRAFİK YÖNLER VE DÜZLEMLER adlı konuya başlayacağız!