MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler



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

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Kristalleşme ve kusurlar Kristal Yapılar

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Kristalleşme ve Kusurlar

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

MMM291 MALZEME BİLİMİ

ATOMSAL YAPI TÜRLERİ Metalik malzemelerin çoğu küçük kristal kümeciklerinden oluştuğundan polikristal adını alırlar. Bu kristal kümeciklerinin

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

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

CALLİSTER - SERAMİKLER

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

Malzeme Bilimi I Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Katıların Atomik Düzeni, Kafes Hataları & Atom Harketliliği

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

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

Malzemelerin Deformasyonu

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

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

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

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 DİFÜZYON (YAYINIM)

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

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

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

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

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

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

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

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

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

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

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Atom ve moleküller arası Atomsal bağlar

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

İmal Usulleri 1. Fatih ALİBEYOĞLU -1-

KRİSTAL KAFES HATALARI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

KIRILMA MEKANİĞİ Prof.Dr. İrfan AY MALZEME KUSURLARI

Yeniden Kristalleşme

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

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

MMM291 MALZEME BİLİMİ

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

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

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

PLASTİK ŞEKİL VERMEDE METALURJİK ESASLAR

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

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

İntermetalik bileşikler

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

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

FAZ DİYAGRAMLARI. DERS NOTLARI Genel Kavramlar ve Tek Bileşenli Faz Diyagramları. İçerik

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

İçindekiler. 1. Giriş. 2. Atomsal Yapı ve Atomlararası Bağ 18

Bölüm 4: Katılarda Kusurlar

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

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

Faz ( denge) diyagramları

METALLERDE KATILAŞMA

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

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

Metalurji Mühendisliğine Giriş

MMF-201 MALZEME BİLİMİ DERS NOTLARI

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

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

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

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


Transkript:

MALZEME BİLGİSİ Dr.- Ing. Rahmi ÜNAL Konu: Katı Eriyikler 1

Giriş Endüstriyel metaller çoğunlukla birden fazla tür eleman içerirler, çok azı arı halde kullanılır. Arı metallerin yüksek iletkenlik, korozyona dayanıklılık gibi bazı üstün özellikleri olmasına rağmen genellikle yumuşak, mukavemetleri düşük ve pahalıdırlar. Örneğin, arı bakır yüksek elektriksel iletkenliği nedeni ile iletken tel, yüksek korozyon dayanımı sebebi ile çatı kaplama malzemesi olarak kullanılır. Yumuşak ve mukavemeti düşüktür. 2

Katı Eriyikler (Çözeltiler) Metallere katkı elemanları ergimiş halde katılır. Değişik tür atomlar sıvı halde kolayca karışarak homojen sıvı eriyik oluştururlar. Katılaşma sırasında yabancı elemanlar kafes yapıda varlığını korursa katı eriyik elde edilir. Bu işleme alaşımlandırma, elde edilen metale alaşım denir. Katkı elemanına alaşım elemanı, kafes yapıya sahip ana eleman eriten, içinde dağılmış halde bulunan eleman ise eriyen adını alır. 3

Katı eriyik oluşumunda eriyen elementin atomlarının ana kafes içerisindeki yerleşim konumlarına göre: 1. Yer Alan Katı Eriyikleri (Asal yer katı çözeltisi) 2. Arayer Katı Eriyikleri (Arayer katı çözeltisi) 4

Yer Alan Katı Eriyikler Atom yarıçapları yakın ve elektron yapıları benzer olan elemanlar kafes yapıda birbirlerinin yerini kolaylıkla alarak yer alan katı eriyiğini oluştururlar. 5

Yer alan katı eriyik oluşumunda etkili olan faktörler şunlardır; 1. Kafes Sisteminin Etkisi 2. Boyut Faktörünün Etkisi 3. Elektronegatif Valans Etkisi 4. Relatif Valans Etkisi 6

1. Kafes Sisteminin Etkisi İki elementin katı eriyik oluşturabilmesi için kafes sistemlerinin aynı veya benzer olması gerekir. %100 katı eriyik oluşumunun gerçekleşebilmesi için kafes sistemlerinin aynı olması gerekir. Hekzagonal sık düzen (HSD)sistemlerde özel bir durum vardır. Bu temel yaklaşımdan farklı olarak, oldukça farklı kristal yapıya sahip olan İndium (YMT) ve Talyum (HSD) çok geniş bir katı eriyik bölgesine sahiptirler. Ancak sürekli katı eriyik oluşumu söz konusu olmamaktadır. 7

2. Boyut Faktörünün Etkisi Katı eriyikler kristal kafesin belirli bir distorsiyonu ile oluşabildiğine göre, iki metalin atom çapları arasında belirli bir oranın olması gerekir. Yapılan araştırmalar eriten ve eriyen atomların çapları arasındaki farkın, eriten atomun çapına oranının en fazla d 1 d2 100 = %14 15 d 1 olması gerektiğini göstermiştir. Ancak bu diğer şartlarda önem taşır. 8

Bir çok durumda boyut faktörü geniş katı eriyik bölgesi oluşumuna imkan vermeyebilir. Sıcaklık arttıkça sınırlı katı eriyik bölgesi genişler. Bu tür alaşımlar çökelme sertleşmesine uygundur. Al atomları ile Cu atomları çap farkı daha büyük olduğundan Al un Cu içinde erime oranı %20 yi geçmez. Bazı metallerin atom çapları oranına bağlı olarak bakırda erime oranları 9

3. Elektronegatif Valans Etkisi İki elementin kafes sistemi aynı veya benzer, atom boyutları uygun ise katı eriyik oluşumunda diğer bir koşul olan elektronegatif valans etkisi ön plana çıkar. Bir atomun elektronegativitesi diğer atomdan bir elektronu kendine çekme gücüdür. Elektronegatif valans etkisi, bir araya gelen elementlerin katı eriyik veya ara kimyasal bileşik oluşturma eğilimleri olarak tanımlanabilir. Eriyen elementin elektronegativitesi, eriten elementin ise elektropozitivitesi attıkça (veya tam tersi) kararlı ara kimyasal bileşik oluşturma eğilimi artar. 10

4. Relatif Valans Etkisi Düşük valanslı bir metal yüksek valanslı bir metali bünyesinde daha fazla eritir. Bunun nedeni düşük valanslı metalin bünyesinde yüksek valanslı elementi eriterek ortalama valans değerini yükseltmek istemesidir. 11

Arayer Katı Eriyikler Arayer katı eriyiklerinin oluşumunda yer alan katı eriyiği oluşumunda geçerli olan faktörlerden sadece atomik boyut koşulunda bir faklılık vardır. Küçük atomlar kafes yapıdaki atomlar arası boşluğa yerleşerek arayer katı eriyiği oluşturabilirler. Arayer atomlarının kafes içerisinde yer alması sonucu yapının distorsiyona uğraması söz konusudur. 12

KRİSTAL YAPI KUSURLARI Gerçek kristaller hiçbir zaman kusursuz değildir. Tüm malzemeler atomik dizilmelerinde hatalar içermektedir. Bu hatalar malzeme davranışları üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kristal yapı kusurları Noktasal, Çizgisel Yüzeysel olmak üzere üç türe ayrılır. 13

Noktasal kusurlar Bir atomun eksik olduğu boş kafes köşesi ( ) ile simgelenir. Bu tür kusur sıvı metal katılaşırken oluştuğu gibi plastik şekil değiştirme ve yüksek sıcaklıkta ısıl titreşimler etkisi altında atomların yer değiştirmesi sonucu da oluşabilir. Kafes yapıda yeterli atomlararası boşluk varsa araya giren fazla atom (arayer atomu) noktasal kusur sayılır. Kafes köşelerinde bulunan farklı büyüklükteki atomlar da (yerine geçen) birer noktasal kusur sayılır, bunlar çevrelerinde gerilme alanı yaratırlar. 14

Noktasal kusurlar Boşluk 15

İyonsal cisimlerde kararlı yapı için net elektriksel yükün sıfır olması zorunludur. Bunlarda zıt işaretli iyon çifti eksik olursa Schottky kusuru, yer değiştirmiş iyon Frenkel kusuru olarak anılır. Noktasal kusurların mekanik özelliklere etkisi önemsiz olmakla beraber elektriksel özellikleri büyük ölçüde etkiler, aynı zamanda atomsal yayınımı kolaylaştırır. 16

Çizgisel kusurlar (dislokasyonlar) Bu kusurlar kristallerde atomsal dizilişin bir çizgi boyunca bozulması sonucu oluşur. Atomlar denge konumundan ayrıldıklarından çizgi çevresinde artık gerilmeler doğar, dolayısıyla şekil değiştirme enerjisi depo edilir. Dislokasyonlar çoğunlukla katılaşma sürecinde oluşmakla beraber plastik şekil değiştirme sırasında sayıları artar. Ayrıca boş köşelerin yığılması ve katı eriyiklerde atomsal uyumsuzluk bu tür kusurların doğmasına neden olabilir. Başlıca iki türdür; Kenar dislokasyonu ve vida dislokasyonu. 17

Kenar dislokasyonu Yarım atom düzlemi kafes yapıya girmiş bir kama gibi düşünülebilir. Düzlemin ucundaki atomlar sıkışık durumda olup basınç bölgesi, altındakiler de açılmaya zorlandıklarından çekme bölgesi meydana gelir. Kenar dislokasyonun oluşturduğu kusurun büyüklüğü ve yönü Burger çevrimi uygulayarak saptanır. b burger vektörünün boyu atomlararası uzaklık kadardır. 18

Vida dislokasyonu Vida dislokasyonlarının oluşturduğu kusurun büyüklüğünü ve yönünü saptamak için burger çemberi uygulanır. Vida dislokasyonlarının birim boydaki enerjileri Gb 2 dir. G kayma modülü ve b bürger vektörüdür. Bir kristal içinde bulunan dislokasyonların miktarı dislokasyon yoğunluğu ile belirtilir. 19

Dislokasyon yoğunluğu birim hacimde toplam dislokasyon çizgileri boyu ile tanımlanır ve birimi mm/mm 3 tür. Katılaşma süresinde oluşan ortalama dislokasyon yoğunluğu 10 2-10 5 mm/mm 3 kadardır. Plastik şekil değiştirme sonucu 10 6-10 10 mm/mm 3 e kadar yükselebilir. 20

Düzlemsel Kusurlar Kristallerin yüzeyleri ve tane sınırları iki boyutlu kusur sayılır. Tane sınırları Kristal yapılı malzemeler sıvı halden katılaşırken aynı anda birçok kristal çekirdeği oluşmaya başlar be bunlar kütleyi doldururlar, sonuçta çok kristalli yapı elde edilir. Çok kristalli bir malzemede kristal bireylerine tane denir. Tanelerdeki kristal doğrultular rasgele dağılmışlardır. Taneler arasındaki düzensiz amorf bölgeye tane sınırı denir. Tane sınırlarının çapı yaklaşık 2-5 atom çapı kadardır. Tek kristalin anizotrop olmasına karşın, çok kristalli metaller kristal doğrultuları rasgele dağıldığından makro düzeyde izotrop sayılırlar. 21

Işık mikroskobu ile mikroyapının incelenmesi 22

BÖLÜM SONU 23

24

25