malzemelerin mekanik davranışı

MALZEMELERİN MEKANİK
DAVRANIŞI
İÇİNDEKİLER

MALZEMELER:Yapı, özellik ve performans
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Giriş
Monolitik, Kompozit ve hiyerarşik malzemeler
Malzemelerin yapısı
Kristal yapılar
Metaller
Seramikler
Camlar
Sıvı kristaller
Biomalzemeler
İÇİNDEKİLER
2.ELASTİSİTE VE VİSKOELASTİSİTE
-Gerilme ve şekil değiştirme
-Kayma gerilmesi ve şekil değiştirme
-Poisson oranı
-Karmaşık gerilme durumu
-Mohr çemberi
-Malzemelerin elastik özellikleri
-Viskoelastisite

İÇİNDEKİLER
3. PLASTİSİTE
-Akma ve Kırılma Kriterleri


4. KIRILMA

5. SÜRÜNME

6.YORULMA

7. KOMPOZİT MALZEMELER
KAYNAK

1.Mac Andremeyers, Krishon Kumar
Chaula, „Mechanical Behavior of Materials‟,
Prentice Hall New Jersey, 1999.
MALZEMELER:Yapı, özellik ve
performans

1. GİRİŞ

Bizi çevreleyen her şey maddedir. Madde sözcüğünün kökeni
Latince „mater‟ den yani „anne‟ den gelmektedir. Bizi
çevreleyen bütün maddeler bir parça malzemedir. Malzeme
nedir? Değişik tanımları bulunmaktadır. Kabul gören bir
tanıma göre „İnsanoğlunun kullandığı veya işlediği
maddelere‟ denir. Bir başka tanıma göre „İmal edilen veya
tüketiciye sunulan her madde‟ malzemedir. Buna göre taş
bir malzeme değildir fakat çimento ile birlikte betonda
kullanıldığında malzemedir. Yine benzer şekilde ağaç işlenip
insanların kullanımına sunulduğunda veya deri işlenip giyimde
kullanıldığında malzeme haline gelir.

Malzemelerin başarılı bir şekilde
kullanılması onların özelliklerinin bilinmesi
ile mümkündür. Bu özellikler termal, optik,
mekanik, fiziksel, kimyasal ve nükleer
olarak sınıflandırılır ki bunlar malzemenin
yapısıyla ilgilidir. Aşağıdaki resim
malzemelerin mekanik davranış alanlarıyla
ilgili karmaşık ilişkiyi açıklamaktadır. Bu
alanlar mekanik özellik, karakterizasyon,
teori ve işlemdir.
Malzemelerin mekanik davranış alanlarının ilişkisi
Dövme (Forging)
Haddeleme (Rolling)
Presleme (Stamping)
Çekme (drawing)
Ektrüzyon
Toz İşleme
Mekanik Testler
Optik Mikroskopi
Röntgen (X-Ray)
Tarama Elektron Mikroskobu
Burgu Elektron Mikroskobu
Sürünme (Creep)
Yorulma (Fatigue)
Mukavemet (Strength)
Kırılma (Fracture)
Dinamik Cevap
Konstüktive
Sürekli Ortamlar Mekaniği
Hesaplamalı Mekanik
Kuantum Mekaniği
Kristallografi
Termodinamik
Faz Dönüşümleri
Elektrokimya

Bu elemanların birisindeki değişiklik diğerlerinde
de değişikliğe yol açar. Mesela çeliği ele alacak
olursak, mekanik özellikler açısından
mukavemetli ve sünek oluğundan bir çok
uygulamada tercih sebebi olmaktadır. Düşük
karbonlu çelikler betonlarda takviye elmanı,
otomobillerde sönümleyici olarak kullanılırken
temperlenmiş yüksek karbonlu çelikler daha kritik
yerler olan akslarda ve dişlilerde kullanılmalıdır.
Dökme demir çok kırılgandır ve otomobillerdeki
motor blokları başta olmak üzere geniş bir
kullanım alnına sahiptir.

Bu farklı uygulamaların farklı malzeme özelliğini
gerektirdiği açıktır. Üç malzemenin farklı özellikleri,
farklı performanslarla sonuçlanır ki bu da malzemenin
iç yapı farklılığından kaynaklanır. Malzeme yapısının
anlaşılması teoriden gelmektedir. Malzemeler
mikro, meso, makro yapı özelliklerinin tespit
edilmesi karekterizasyondur. Düşük karbonlu
çelikler esas olarak ferritik yapıdan (HMK) ve biraz da
perlitten (ferrit-sementit karışımı) meydana gelir.
Temperlenmiş yüksek karbonlu çeliklerin yüksek
sertliği martenzitik yapısından (Hacim merkezli
tetragonal) kaynaklanmaktadır. Kırılgan dökme
demirin yapısı ise mekanik bir işlem yapılmadan
doğrudan katılaştırma ile elde edilir.

Peki düşük karbonlu çelikler, yüksek karbonlu
çelikler ve dökme demirler nasıl elde edilir?
Değişik sentez ve işlemlerle düşük karbonlu
çelikler sırayla mekanik operasyonlara tabi tutulup
eritilerek elde edilir.Yüksek karbonlu çelikler,
düşük karbonlu çeliklerden (%0.1) daha yüksek
karbon konsantrasyonu (>%0.5) ile sentezlenir.
Mekanik işlemlerden sonra yüksek karbonlu
çelikler ortalama 1000 C den su veya yağ ile hızlı
bir şekilde soğutulur. Dökme demir ise yüksek
karbon içeriği (yaklaşık %2) ile sentezlenir ve
doğrudan kalıpların içerisine dökülür.

Malzemelerin seçimi, işlenmesi ve kullanımı
başlangıçtan bu yana insan kültürünün bir parçası
olmuştur. Antropologlar insanları „araç-gereç
yapıcı‟ olarak nitelendirmişlerdir ki bu yaklaşım
insanları diğer canlıların üzerinde hakim kılan
gerçekçi bir yaklaşımdır. Malzemeler, M.Ö 10.000
deki Neolitik kabilelerden günümüze kadar hep
aynı öneme sahip olmuşlardır. Sadece aradaki tek
fark günümüzde karmaşık sentetik malzemelere
karşılık Neolitikler tahta, kemik ve bitkilerden elde
edilen fiberler kullanmışlardır.
1.2.Monolitik, Kompozit ve
Hiyerarşik Malzemeler

İnsanlar tarafından ilk kullanılan malzemeler doğaldı ve
yapıları çok farklıydı. Kayalar kristal yapılı, çömlekler, camsı ve
kristalik bileşenlerin karışımı, odunlar organik malzemelerin
fiberleri ve deri karmaşık organik malzemedir. İnsanoğlu önce
Neolitik çağda seramikleri sonra metalleri ve daha sonra
da polimerleri kullanmıştır. 20. yüzyılda önce basit Monolitik
yapılar kullanılmıştır. Monolitik terimi Yunanca‟daki mono
(tek) ve lithos (taş) kelimelerinden gelmektedir. Malzemelerin
baştan başa düzenli bir özelliğe sahip olduğu anlamına gelir.
Monolitik malzemeler mikro yapı olarak iki veya daha çok
fazlıdır. Yine de sabit özelliklere (elektriksel, mekanik, optik
ve kimyasal) sahiptirler. Tablo 1.1 Metallerin, Seramiklerin ve
polimerlerin bazı önemli özellikleri yer almaktadır.

Yeni tip malzemeler sürekli geliştirilmesine
rağmen, Monolitik malzemeler ve düzenli
özellikleri çok kritik uygulamalarda ihtiyaç
duyulan performansı gösterememektedir.
Kompozitler iki tip malzemenin karışımıdır
(metal-seramik, metal polimer veya polimer
seramik). Kompozitlerin, bileşenlerin
dizilişine ve miktarlarına bağlı olarak
kendilerine özgü mekanik özellikleri vardır.
Farklı Kompozit oluşumlar
Kompozitler matris ve takviye malzemelerinden oluşur. Çok geniş bir kullanım
alanına sahip olmaları onları modern mühendislik malzemeleri haline
getirmektedir.Yine de bunların imalatındaki bir çok problem çok geniş çaplı
araştırmalara rağmen aşılmış değildir. Şekil 1.3‟te kompozitlerdeki üç temel
takviye elemanı görülmektedir. Partiküller, sürekli fiberler ve süreksiz (kısa)
fiberler.
kompozit malzemelerde farklı takviye çeşitleri

Takviyeler genellikle matrislerden daha
yüksek mukavemete sahiptir ve
malzemenin sünekliğini sağlarlar. Seramik
tabanlı kompozitler matris olarak
kırılgandır. Fiberler ise malzemeye tokluk
kazandıran ve çatlakların yayılmasına engel
olur.

Fiberlerin yönü kompozitin mukavemetini
tespit etmekte çok kritik bir öneme
sahiptir. Mukavemet fiber yönünde en
yüksek değere ulaşırken fibere dik yönde
en düşük değere sahip olur. Fiber takviyeli
polimer kompozitler, eğer yüksek sıcaklık
özelliği aranmıyorsa, en yaygın kullanılan
malzemelerdir.

Kompozitler hava aracı endüstrisinde en
temel malzemedir. Karbon/epoksi ve
aramid/epoksi kompozitler hava araçları
parçalarında çok geniş çapta
kullanılmaktadır. Bu kompozit parçalar
hava aracının ağırlığını azaltarak
ekonomisini arttırır. İleri kompozitlerin
metallere göre temel mekanik
özelliklerinin avantajları; daha iyi sertlik,
mukavemet ve yüksek yorulma direncidir.
Peki kompozitlerden daha yüksek mekanik performans gösterebilecek
malzeme bulabilir miyiz? Gerçekte evet : Tabiat bunu bize sınırsızca
gösteriyor.

Vücudumuz parçaların karmaşık bir düzenlemesidir ve bütün
olarak hayatta kalabilmemiz için gerekli tüm işleri yapabilecek
şekilde tasarlanmıştır. Bilim adamları, farklı aşamalarda farklı
birimlerin etkin olduğu birbirini tamamlayan karmaşık yapılar
olan deri, kiriş (tendon), bağırsak gibi yumuşak dokuların
nelerden oluştuğunu araştırmaktadır. Yumuşak dokunun yapısı
hiyerarşik yapı olarak adlandırılır. Çünkü burada dokunun
farklı aşamalarda çalışma yollarına bir bağlantı görülmektedir.
Bir tendon (kas ile kemiği birbirine bağlayan yapı-Şekil 1.4)
incelendiğinde katman katman yapılardan oluştuğu
görülmektedir. Burada lifçikler vardır. Lifçikler yapının bir
kritik bileşenidir. Tendona bir gerilme uygulandığında lifler
toplanmış haldedir. Yük binerse lifler gerilir ve yükü bir üst
tabakaya iletilir. Her bir yapı müstakil olarak hasarlanarak
enerjiyi yutar. Ve tendonun tamamı hasarlanmaz.
insan bedeninde oluşan hiyerarşik yapı modeli

Deneysel ve analitik çalışmalar yapılmış
olup tendon viskoelastik matris içinde
elastik dalgalı elyaf kompozit ile
modellenmiştir.Yerel hasarlar enerjiyi
yutar ve çok büyük bir hasar oluşana
kadar tüm tendonun hasarlanmasını önler.
1.3 Malzemelerin Yapısı

Kristalik yapı gazlarda ve sıvılarda
bulunmaz. Katılar arasında ise metaller,
seramikler ve polimerler bu özelliği
gösterebilirlerde göstermeyebilirlerde,
tabi tutuldukları işleme ve parametrelerin
kompozisyonuna bağlıdır. Metaller normal
şartlarda kristaliktir. Fakat metaller çok
hızlı soğutulursa amorf yapıda olurlar.
1. 3. 1 Kristal Yapılar

Kristal
yapılı
malzemelerde atomlar
üç boyutlu olarak,
belirli bir düzene göre
dizilerek bir hacim
kafesi oluştururlar.

Kristal yapılı malzemelerin hacim kafesini oluşturan,
basit geometrik şekillere birim hücre, atom veya
atom gruplarının bulunduğu yerlere de kafes noktası
denilir.

Metal malzemeler çok özel durumlar
dışında, daima kristal yapıya sahiptirler.
Metallerde en çok
 yüzey merkezli kübik (YMK),
 hacim merkezli kübik (HMK) ve
 sıkı düzenli hegzagonal (SDH) yapılara
rastlanılır.
Yüzey Merkezli Kübik Kristal
Yapıları
Birim hücrenin her köşesinde ve yüzeylerin merkezlerinde birer tane atom
bulunmaktadır. Cu, Al, Ag, Au bu tip kristal yapıya sahiptirler.
Yüzey merkezli kübik kristal yapısı, küpün kenar uzunluğu ve birim hücresi. Küpün
kenar uzunluğu: a  2R 2 ‟dir.

Bir atoma temas eden veya en yakın konumda
bulunan komşu atomların sayısına “koordinasyon
sayısı” denir.

Yüzey merkezli kübik kristallerin koordinasyon
numarası 12‟dir. Her bir hücredeki atom sayısı
4‟tür. Çünkü 6 yüzey atomu iki hücre tarafından
(6/2=3), 8 köşe atomu ise 8 hücre tarafından
(8/8=1) paylaşılmaktadır.

Atomsal dolgu faktörü (ADF) kristal kafes
yapısındaki doluluk oranını göstermektedir
ve birim hücredeki atomların toplam
hacminin,
birim
hücrenin
hacmine
bölünmesiyle bulunur.

Yüzey merkezli kübik kristal
yapılarında ADF en fazla 0.74 olabilir.
kafes
Hacim Merkezli Kübik Kristal
Yapıları
Bu
tip
kristal
kafes
yapılarında kübik birim
hücrenin her köşesinde ve
merkezinde birer tane
atom bulunmaktadır. Cr, αFe, Mo bu tip kristal yapıya
sahiptir.
Hacim Merkezli Kübik Kristal Yapıları ve birim hücrenin kenar uzunluğu

Bu
tip
yapıların
koordinasyon
numarası
8‟dir. Her birim hücredeki
atom sayısı n=2‟dir.

Çünkü köşelerdeki 8 atom
8
hücre
tarafından
paylaşılmaktadır
(8/8=1),
merkezdeki atom ise hiçbir
hücreyle paylaşılmaktadır.
Dolayısıyla 1+1= 2 atom
vardır.
Atomsal
dolgu
faktörü 0,68‟dir. Köşe ve
merkez atomları eşittir.
Sıkı Düzenli Hegzagonal (SDH)
Yapılar

Merkezde 1 atom ve bunu çevreleyen düzenli
altıgen şeklindeki 6 atomdan meydana gelir.

Birim hücresinin ortasında bulunan düzlemde
(c ekseni) ise 3 tane ek atom daha
bulunmaktadır. Cd, Mg, Zn, Ti bu tip kristal
yapıya sahiptir.

Bu tip kristal yapıların koordinasyon sayısı 12‟dir.
Atomsal dolgu faktörü 0,74‟tür. Birim hücrenin a
ve c olmak üzere iki kafes parametresi vardır. c/a
„nın ideal oranı 1,633‟dür.
Tek Kristalli ve Çok Kristali
Malzemeler

Tek kristalli malzemelerde atomlar tüm
malzemenin
uzantılarının
üzerinde
tekrarlanır yada bir periyodik sıradadır.

Çok kristalli malzemeler ise çok küçük
kristallerden
yada
tanelerden
oluşmaktadır. Taneler farklı kristalografik
yönelime sahiptirler.

Tanelerin buluştuğu bölgelerde uyuşmayan atomlar
vardır. Bu bölgeler “tane sınırları” olarak
adlandırılırlar.
Çok kristalli malzemelerde tane sınırları
a. Nano kristalli katının atomistik modeli
b. Çok kristalli bir tane yapısının tavlanmasının simülasyonu
Anizotropi

Bir kristalde düzlem ve doğrultulardaki atomik
dizilmenin farklı olmasından dolayı, özellikler de
doğrultu ile değişir.

Bir
malzemenin
özellikleri
ölçüldüğü
kristalografik doğrultuya bağımlı ise, bu
malzeme anizotropiktir.

Eğer özellikler kristalin bütün doğrultularında
benzer ise malzeme izotropiktir.
Kristalsiz (Amorf) Katılar

Amorf katılarda uzun mesafeli bir düzen yoktur.
a. Amorf yapıya sahip SiO2‟nin şematik resmi
b. Amorf yapının simülasyonu
Kusurlar

Gerçekte kristaller asla mükemmel değildirler,
onlarda daima kusurlar vardır.
Kristal yapı kusurları geometrik bakımdan;
1.
2.
3.
4.
noktasal
çizgisel
yüzeysel ve
hacimsel kusurlar
olmak üzere dört gruba ayrılırlar.
1.Noktasal Kusurlar
1.1 Boşluk ve Araya Girme

Boşluk kusuru, atomun bulunması gereken
yerde bulunmamasından kaynaklanır.

Araya girme kusurunda ise bir atom normal kafes
pozisyonunun dışında bir yerdedir. Araya giren atom diğer
atomlarla aynı yada farklı bir atom olabilir.
Yüzey merkezli bir yapıda aralara daha
küçük boyutlu atomların girmesi
Değişik
yanda
şekilde,
nokta
kusurları
görülmektedir. Bu
1 rakamı ile gösterilen kusur;
boşluk,
2 rakamı ile gösterilen kusur;
kendiliğinden araya girme,
3 rakamı ile gösterilen kusur;
farklı bir atomun araya
girmesi,
4 ve 5 rakamları ile
gösterilen kusur ise katkının
değişmesidir.
1.2.Yeralan Atom Kusuru

Bu kusur, katı çözelti içinde çözünen element atomlarının
çözen elementin atomlarının yerini almasıyla meydana
gelir. Bu hata malzemenin kafes yapısında azda olsa,
çarpılmaya neden olur.
1.3. Frenkel ve Schottky Kusurları

Frenkel kusuru bir iyonun normal kafes konumundan bir
arayer konumuna atlaması ile oluşan boş kafes noktası–
arayer atomu çifti olup, radyasyona maruz kalan
metallerde görülür.

Schottky kusuru ise iyonik bağlarla bağlı
malzemelerde meydana gelen boş nokta çiftidir.
Kristal yapı içerisinde eşit elektriksel yükün
korunması için kafesten bir anyon ile bir katyonun
ayrılması gerekir.
2. Çizgisel Kusurlar


Çizgi biçiminde olan bu kusurlara örnek olarak
dislokasyonlar gösterilebilir.
Dislokasyon, bir kristalin mükemmel iki bölümü arasında
yapı düzeni bozulmuş bir bölge anlamına gelir ve kristalin
kaymış bölgesi ile kaymamış bölgesi arasında sınır oluşturan
çizgisel hata olarak tanımlanabilir.

Kenar dislokasyonu  simgesi ile gösterilir.

Vida dislokasyonunun hareketi dislokasyon çizgisine
paraleldir.
3.Yüzeysel Kusurlar
Bu kusurlara en belirgin örnek
olarak



tane sınırları,
istiflenme kusurları ve
ikiz sınırları
gösterilebilir.
Yüzeydeki yabancı atomların
animasyonla gösterilmesi
1.3.2 Metaller

Çelik, aluminyum, magnezyum, çinko, dökme demir, titanyum,
bakır, nikel ve diğer pek çok metal ve alaşımları, genel olarak
iyi elektrik ve ısı iletkenliğine, nisbeten yüksek dayanım,
rijitlik, şekillendirilebilirlik ve darbe direncine sahiptir. Bu
malzemler özellikle yapı ve yük taşıma uygulamaları için
kullanışlıdır. Saf metaller nadiren kullanılmakla beraber, alaşım
adı verilen metal karışımları arzu edilen belirli bir özellikte
gelişme sağlamak veya daha iyi özellik kombinasyonları elde
etmek için tasarlanır.

Metalleri meydana getiren kafes yapılar (YMK), (HMK) ve
(SDH) yapılardır. Metallerde metalik bağ özelliği görülür.
Metallerin ısıyı ve elektriği iyi iletmeleri, deforme olabilmeleri
metalik bağın özelliğindendir.
Metallerin Mekanik Özellikleri

Malzemeler çekme, basma, kayma ve burulma
yüklerine maruz kalırlar.
mühendislik
gerilmesi:
mühendislik
Şekildeğiştirmesi:
F

Ao
formülleriyle hesaplanabilir. Burada
F numunenin kesitine dik olarak uygulanan kuvvet,
Ao numunenin deney başlamadan önceki ilk kesit alanı,
l0 ilk boy, l deneyin sonundaki son boydur.
Elastik ve Plastik Şekil Değiştirme
Akma Dayanımı

Uygulanan çekme kuvvetinin yaklaşık olarak sabit olmasına
karşılık, plastik şekil değiştirmenin önemli ölçüde arttığı ve
çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği bölgeye karşı gelen
gerilme değeridir.
Çekme Dayanımı

Bir malzemenin kopmadan veya kırılmadan dayanabileceği
en yüksek çekme gerilmesi olarak tanımlanır. Bu gerilme,
çekme diyagramındaki en yüksek gerilme değeridir.
Kopma Uzaması

Çekme numunesinin boyunda meydana
gelen en yüksek yüzde plastik uzama
miktarıdır.
Bu
değer
malzemenin
sünekliğini gösterir.
Tokluk

Malzemenin kırılıncaya kadar enerji absorbe etme
yeteneğidir. Genellikle gerilme eğrisinin altında kalan
alanın hesaplanması ile bulunur. Süneklikte olduğu gibi,
tokluğun karşıtı olarak da gevreklik deyimi kullanılır.
Sertlik

Bir malzemenin çizilmeye, kesilmeye, aşınmaya ve
delinmeye karşı gösterdiği dirence sertlik denir.

Değişik türde sertlik deneyleri bulunmaktadır
(Rockwell, Brinell, Vickers
gibi). Sertlik
ölçümlerinde kuvvet uygulanarak, genellikle küre,
koni yada piramit ile malzemenin yüzeyinde küçük
bir çentik açılır. Oluşan çukurun derinliği yada
büyüklüğü ölçülür.
Sertlik ölçümünde kullanılan değişik uçlar
Deformasyon
Plastik deformasyon büyük sayıdaki dislokasyonların
hareketinden dolayıdır.
Plastik deformasyon
Dislokasyonlar
Dislokasyon Hareketinin Yönü
Kenar dislokasyonu doğrultusu uygulanan gerilmeye paralel hareket eder.
Vida dislokasyonu ise uygulanan gerilmeye dik doğrultuda hareket eder.
1.3.3 Seramikler

Topraktan yapıldıktan sonra pişirilmiş
eşyalara genel olarak “seramik” adı verilir.

Seramikler metal ve metal olmayan
elementlerden
oluşan
anorganik
bileşiklerdir.
Seramikler:

İyonik ve kovalent bağ yapısına sahiptirler.

Genellikle sert, kırılgan, ergime derecesi
yüksek, ısı ve elektrik iletkenliği oldukça
düşük, yüksek basma dayanımına sahip
malzemelerdir.

Seramik malzemeler çanak, çömlek yapımı,
tuğla, kiremit, ısı ve elektrik yalıtkanı,
aşındırıcı, porselen olarak adlandırdığımız
yemek kapları üretimi vb. gibi geniş bir
alanda kullanılmaktadırlar.

Seramik malzemeler genellikle; geleneksel
seramikler ve ileri teknoloji seramikleri
olmak üzere iki grupta ele alınırlar.
1. Geleneksel Seramikler

Geçmişten günümüze kadar geçen süre
içerisinde,
insanların
ihtiyaçlarını
karşılamak için yaptıkları ve ana maddesi
toprak
olan
seramikler
“alışılmış
seramikler” olarak adlandırılırlar.

Alışılmış seramiklerin ana bileşenleri kil,
silika ve feldspattır.

Cam, tuğla, kiremit, fayans, elektrik
izolatörü,
porselen
vb.
üretiminde
kullanılırlar.
2. İleri Teknoloji Seramikleri

Alışılmış seramiklerden farklı olarak
olağanüstü fiziksel, mekanik ve elektronik
özelliklere sahip olan seramiklere “ileri
teknoloji seramikleri” adı verilmektedir.

Yüksek mukavemet, rijitlik ve sertlik, aşınmaya,
kimyasal etkilere ve yüksek sıcaklığa dayanıklılık
gibi üstün özellikleri nedeniyle, son yıllarda
özellikle havacılık ve uzay sanayinde sıkça
kullanılmaktadırlar.
Atmosfere giren bir mekiğin ısınan yüzeyleri
Seramiklerin Kristal Yapıları

Kararlı seramiklerin kristal yapılarında anyonlar bir
katyonu, temas edecek şekilde çevrelerler. Bu temasın
korunabilmesi için, kritik yada minimum katyon - anyon
yarıçap oranı (rc/rA ) ve belirli koordinasyon numarası
vardır.
Kararlı seramiklerin kristal yapıları
Seramiklerin sahip olduğu kristal yapıların
animasyonla gösterilmesi
Seramik Türleri
1. Geleneksel Seramikler

Geleneksel seramikler camlar ve pişmiş
ürünler olarak ikiye ayrılırlar.

Yüzlerce cam türü bulunmakla beraber en
önemlileri silis camı, soda kireç camı
(pencere camı), kurşunlu cam ve borsilikat camıdır.
2. İleri Teknoloji Seramikleri

Üretimleri büyük dikkat ve hassasiyet
gerektiren
bu
seramikler
oldukça
pahalıdırlar.

Ergime sıcaklıkları 2000oC‟ın üzerindedir.
Kırılma tokluğu yüksek, aşınmaya karşı
dayanıklıdırlar.

Alümina (Al2O3), zirkonya (ZrO2), silisyum nitrür
(Si3N4) ve bor karbür (B4C) gibi malzemeler ileri
teknoloji seramiklerine birer örnektir.
Benzinli motorlarda kullanılan bir buji
Seramiklerin Özellikleri
1. Mekanik Özellikler

Seramikler genelde çok sert ve
gevrektirler. Basma mukavemetleri çok
yüksek
olmakla
beraber,
çekme
mukavemetleri çok düşüktür. Kaymaya
karşı dirençleri çok yüksektir.

Aşınmaya karşı dayanıklıdırlar. Aşındırıcı
malzeme olarak da geniş ölçüde
kullanılmaktadırlar.
2. Elektriksel Özellikleri

Seramikler genellikle yalıtkan ve dielektrik
malzemelerdir. Elektriği iletmezler, fakat
elektrik alanına tepki gösterirler.

Yüksek
dielektrik
özelliğine
sahip
seramikler
kondansatör
üretiminde
kullanılırlar.

Bazı seramikler (Fe3O4 ve NiO gibi) yarı
iletkenlik özelliğine sahiptirler.
1.3.4 Camlar



Camlar amorf yapılı katılardır. Amorf yapılar
maddede atomların düzenli olarak yerleşmediği
yapılardır gazar, sıvılar ve katı maddelerden camlar
amorf yapıya sahip maddelerdir. Camlarda
atomların dizilişinde sürekli bir düzenlilik söz
konusu değildir.Ve kısa mesafeli düzen (bir kaç
atom içeren) mevcuttur. Kısa mesafeli düzene
sahip atom grupları camlarda düzenli veya
düzensiz olarak dizilmiş olabilirler.
İnorganik camların çoğu, cam yapıcı oksit olan
silika SiO2 asıllıdır. Silika asıllı camların çoğunda
temel alt birim dörtyüzlüsüdür.
1.3.5 Polimerler
Polimerler

Polimerler 10.000 – 1.000.000 (g.mol)-1
moleküler ağırlığa sahip çok büyük
organik moleküllerdir.

Bu çok büyük molekülleri elde etmek için
küçük moleküllerin birleştirilme işlemine
“polimerizasyon” denilmektedir.

Polimerler oyuncak, ev eşyası, kaplamalar, boyalar,
yapıştırıcılar, otomobil lastikleri üretimi vb. pek çok
alanda kullanılırlar.
Hidrokarbon Moleküleri
Çoğu polimerler organiktirler ve hidrokarbon
moleküllerinden oluşturulmuşlardır. Her C atomu
bağlara paylaştırılmış dört e- „ye sahiptir.
Doymuş hidrokarbon moleküllerinin örnekleri
a. C atomları arasındaki ikili ve üçlü bağlar
b. Bütan ve izobütanın molekül dizilişleri
Çeşitli polimer yapıları
Polimer Molekülleri

Polimer moleküleri çok geniştir ve “makro
moleküller”
olarak
adlandırılırlar.
Polimerlerin çoğu C atomlarının bir
omurga gibi dizilişiyle, esnek ve uzun
zincirlerden oluşurlar.

Bir polimer zincirinde tekrarlanan birim (“birim
hücre”) “mer” olarak adlandırılır. Yalnız tek mer
“monomer” olarak adlandırılır .
Polimer molekülü
Moleküllerin Yapısı

1.
2.
3.
4.
Polimer
malzemelerin
fiziksel
karakteristikleri sadece moleküler ağırlığa
ve şekline değil, aynı zamanda molekül
yapısına da bağlıdır. Molekül yapıları
doğrusal,
dallandırılmış,
çapraz bağlı ve
ağ polimerler olmak üzere dört çeşittir.
a. Doğrusal b. Dallandırılmış c. Çapraz bağlı d. Ağ polimer yapıları
Termoplastik Polimerler
(Termoplastikler):

Termoplastikler oda sıcaklığında serttirler.
Sıcaklığın artması ile elastik hale gelirler ve
ısıtmaya devam edilmesi halinde yumuşak
plastik ve en sonunda sıvı hale gelirler.
Termoset Polimerler
(Termosetler):

Bu tip polimerler ısıtıldıklarında sürekli
sertleşirler.

Genellikle termoset polimer malzemeler
iki kısım sıvı reçinede elde edilir. İki kısım
karıştırıldığında
çapraz
bağlanma
reaksiyonu başlar.

Elastomerler: Elastomerler çok yüksek kuvvetlerle
deforme olabilirler ve yük ortadan kalktığında bir
yay gibi orijinal boyutuna geri dönerler.

Bu davranış ilk önce doğal kauçukta gözlenmiştir.
Elastomerler
Polimerizasyon

Polimerizasyon yağ yada kömür gibi ham
malzemelerden yüksek polimerlerin sentezidir.
Polimerizasyon