İleri Kompozit Malzemelerdepo.btu.edu.tr/...Kalemtas_Malzeme_Bilimi_Malzeme... · malzeme üretim aşamasında (proses) yapacağınız bir değişiklik, yapıyı değiştirir. Yapı

Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ

MMM291 MALZEME BİLİMİ


Ofis Saatleri: Perşembe 14:00 – 16:00 [email protected], [email protected]

Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi,Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

mailto:[email protected]











PERFORMANS

PROSES

YAPI

ÖZELLİKLER

Malzeme Tetrahedronu

PerformansMalzemenin servis koşullarında istenilen

fonksiyonları yerine getirebilmesidir.

ÖzellikMalzemelerin belirli bir etkiye

karşı verdiği cevaptır

Malzeme bilimiproses, yapı, özellikler ve performans

arasındaki ilişkiyi inceler.

Proses, yapı, özellikler ve performans birbiri ile

yakından ilişkilidir. Örneğin malzeme üretim aşamasında

(proses) yapacağınız bir değişiklik, yapıyı değiştirir.

Yapı değişince özellikler değişir ve bu durumda da

malzemenin performansı etkilenir.

Malzeme bilimi ve mühendisliği disiplininin dört temel bileşeni

malzeme tetrahedronunuoluşturmaktadır.


Atom altı seviye

(her bir atomun

elektronik

yapısı)

Atomik seviye

(malzemedeki

atomların

dizilimi)

Mikroskobik yapı

(malzeme

içerisinde

tanelerin düzeni,

mikroskopla

incelenebilir)

Makroskobik

yapı (gözle

görülebilir

yapısal

elementlerdir)


YAPI



YAPI (boyut skalası)

Atom altı

< 0.2 nm

Atomik

0.2-10 nm

Mikroskobik

1-1000 mm

Makroskobik

> 1 mm

Elektronlar ve elektronların atomun çekirdeği ile olan etkileşimi

Atom veya moleküllerin

organizasyonu.Manyetik,

elektriksel, ısıl ve optik özellikler,

mukavemet ve rijitlik gibi özelliklerini atomik yapı

belirler.

Çıplak göz ile görülen yapı.

YAPI

Mikroskop altında incelenen yapı.



Kompozisyon, bağlanma, kristal yapı ve mikroyapı malzeme özelliklerini belirler

Örneğin seramik bir malzeme olan alüminyum oksit (Al2O3) malzemenin yapısına bağlı olarak saydam, yarı saydam veya opak olabilmektedir.

Tek kristalÇok kristalli yapı ve

düşük gözenek içeriğine sahip

Çok kristalli yapı ve yüksek gözenek içeriğine sahip

YAPI



Tek Kristal

Tek kristal malzemelerde mikroyapı olaraktekrar eden atom düzeninin kesintiyeuğramaksızın malzeme boyunca devam etmesisöz konusudr ve bütün birim hücreler aynıyönde uzanır.

Tek kristal malzemeler anizotropikmalzemelerdir

Tek kristal büyütmesi güçtür, ortamın hassasbir şekilde kontrol edilmesi gerekir

Çok Kristalli Malzeme

Malzemeler genellikle çok kristalli biryapıya sahiptir. Malzemeler rastgele farklıdoğrultularda yönelmiş ve çok sayıda küçükkristallerden oluşmaktadır.

Çok kristalli malzemelerin üretimyöntemine bağlı olarak izotropik veyaanizotropik özellik göstermeleri sözkonusudur.

YAPI


Malzemelerin Yapısı

Aynı kimyasal kompozisyona sahip ancak farklı kristal yapıya sahip olan

ve tek tip atomdan oluşan malzemelere allotrop denir.

Örneğin grafit ve elmas.

Elmas

Grafit

Grafit tabakalı yapıya sahiptir

* Tabakaları arasında zayıf van der Waals bağları vardır* Düzlemleri bu nedenle birbiri üzerinden kolayca kayabilir ve bu sebeple de yağlayıcı olarak kullanılabilmektedir



Aynı kimyasal kompozisyona sahip

ancak farklı kristal yapıya sahip olan ve birden fazla sayıda atomdan oluşan malzemelere polimorfdenir. Sıcaklık ve/veya basınçta meydana gelen değişime bağlı olarak

polimorfik dönüşümler meydana gelir.

Polimorfları olan malzemelere örnekler;

SiO2, BN, BaTiO3, ZrO2ve BeO.

Silikanın iki polimorfuna ait kristal yapı (SiO2)

Polimorf Yoğunluk (g/cm3) Kristal Yapı

Tridymite 2.28 HexagonalCristobalite 2.33 CubicQuartz (Beta) 2.53 HexagonalQuartz (Alpha) 2.65 Rhombohedral



Hekzagonal bor nitrür (BN) Kübik bor nitrür (BN)

Kübik bor nitrür elmastan sonra en sert ikinci malzemedir.

Hekzagonal bor nitrür de tabakalı yapıya sahiptir. Tabakaları arasında zayıf vander Waals bağları vardır. Düzlemleri bu nedenle birbiri üzerinden kolayca kayabilirve bu sebeple de yağlayıcı olarak kullanılabilmektedir.



Kristalin katı Amorf katı

Malzemenin kristal yapısında atomların dizilişi tüm yapı boyuncadüzenli ise bu tür malzemelere kristalin malzeme denir.

Malzemede atom dizilişleri düzensiz ise bu tür yapılara amorfmalzemeler denir.



(a) Kristalin silika, (b) sıvı veya cam silika ve (c) bir miktar sodyum oksit içeren cam veya cam benzeri silika yapısını gösteren iki boyutlu şematik

gösterim



Bir malzemenin özellikleri farklı kristallografik yönlenmelere bağlı olarakdeğişiyorsa bu malzeme anizotropiktir.

Malzemenin özellikleri tüm yönlerde aynı ise o zaman bu malzeme izotropiktir.

Anizotropik İzotropikH

omoj

enH

eter

ojen



Mekanik özellikler

(mukavemet, tokluk,

sertlik, …)

Elektriksel ve

manyetik özellikler

(elektriksel iletkenlik,

…)

Isıl özellikler (ısı

kapasitesi, ısıl

iletkenlik, …)

Kimyasal özellikler

(korozyon direnci, …)

Optik özellikler

(absorpsiyon,

transmisyon, …)

Kompozisyon, bağlanma, kristal yapı ve mikroyapımalzeme özelliklerini belirler

ÖZELLİKLER



Malzemelerde yapı, kompozisyon ve özellikler arasındaki ilişkininbelirlenmesi ile malzeme özelliklerinde çok önemli iyileştirmelerinyapılması mümkün olmuştur. Özellikle 1900’lü yıllardan sonramukavemet/yoğunluk oranında çok ciddi iyileşmeler sağlanmıştır.


SORULAR

Documents

İleri Kompozit Malzemelerdepo.btu.edu.tr/...Kalemtas_Malzeme_Bilimi_Malzeme... · malzeme üretim aşamasında (proses) yapacağınız bir değişiklik, yapıyı değiştirir. Yapı