Malzeme Bilimi r Gr Habib AKYAZI Ders erii
Malzeme Bilimi Öğr. Gör. Habib AKYAZI
Ders İçeriği Ø Malzemelerin İç yapısı Ø Malzemelerin Fiziksel özelikleri Ø Malzemelerin şekil değiştirme Ø Malzemelerde ısı, ses, su ve özellikleri Ø Malzemelerin mekanik özellikleri Ø Malzemelerin Zamana Bağlı davranışları Ø Ara Sınav yangın yalıtımı Ø Endüstriyel malzemeler Ø Yapı Malzemeleri Ø Malzemelerde Çevre koşullarının etkisi ve korozyon Ø Final Sınavı
Dünyanın evrimi ile adlandırılan çağlar aslında malzeme biliminin tarihini gösterir.
Malzeme Biliminin Amacı Ø Malzemeleri iyice tanıyıp, anlayarak yeni malzemelerin keşfini sağlamak ve uygun prosesler tasarlayarak malzemelerin insanlığın kullanımına sunulmasıdır.
Malzeme Nedir? Malzeme, ihtiyaçlarımızı karşılamak ve belli bir amacı gerçekleştirmek için kullanılan her türlü maddeye malzeme denir. ØDişli çark yapımında kullanılan çelik, Øİletken tel olarak kullanılan bakır Øİnşaat sektöründe kullanılan çimento, tuğla v. b maddeler birer malzemedir.
Atom: Nötron ve protonlardan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan meydana gelen maddenin en küçük birimidir. Element: Aynı cins atomlardan meydana gelen ve her noktasında aynı özellikleri taşıyan saf maddedir. Bileşik: İki veya daha fazla elementin kimyasal bir tepkime ile birleşerek oluşturduğu maddedir. Karışım: İki veya daha fazla elementin homojen veya heterojen olarak karıştırılması sonucunda meydana gelen maddedir.
Saf madde: Bütün özellikleri her noktasında aynı olan maddedir. Saf madde element, karışım veya bileşik şeklinde olabilir. Organik madde: Genellikle karbonun diğer elementlerle yaptığı bileşiklerdir. İnorganik madde: Genellikle karbon dışındaki elementlerin yaptığı bileşiklerdir
Malzemelerin Sınıflandırılması: Günümüzde kullanılan malzemeler dört ana grupta incelenir: Ø Metalik Malzemeler Ø Seramik Malzemeler Ø Organik (Plastik) Malzemeler Ø Karma veya Kompozit Malzemeler
Metalik Malzemeler Alüminyum, magnezyum, çinko, demir, titanyum, bakır, nikel vb. saf metaller ile bir metalin diğer elementlerle oluşturduğu çelik (Fe–C), pirinç (Cu–Zn) ve bronz (Cu–Sn) gibi alaşımlardır. Ø Elektrik iletkenlikleri yüksektir Ø Isıl iletkenlikleri yüksektir Ø Sünek Ø Şekil verilebilir Ø Yapısal ve yük taşıyıcı alanlarda kullanıma uygundurlar. Saf metaller çok az kullanılmakla birlikte metallerin kombinasyonlarından oluşan alaşımlar değişik özellikleri gelişmiş malzemeler üretmek üzere tercih edilirler.
Seramik Malzemeler Genelde metallerle metal olmayan elementlerin oluşturduğu Al 2 O 3, Mg. O, Si. O 2 ve Si. C gibi inorganik kimyasal bileşikler veya böyle bileşiklerin cam, tuğla, beton ve porselen olarak adlandırılan karışımlarıdır. Ø Düşük elektrik iletkenliği Ø Düşük ısıl iletkenliği Ø Kırılgan Ø Yüksek sıcaklık uygulamalarında yüksek direnç Ø Korozyona dirençli
Seramik Malzemeler Ø Genelde yalıtkan malzeme olarak kullanılırlar ancak yeni proses teknikleri ile yük taşıyıcı uygulamalarda da kullanılır hale gelmişlerdir. Ø Optik ve elektrik özellikleri geliştirildiğinden entegre devre ve fiber optik uygulamalarda kullanılabilirler.
Cam; Ana madde Si. O 2’nin yanında alkali ve toprak alkali metal oksitleriyle bazı diğer metal oksitlerini içerir. Tuğla; Kilden yapılır. Killer genelde Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Si. O 2, Ca. O, Mg. O, Na. O vb. içerirler. Beton; Çimento ve su karışımıdır. Çimento ise; Ca. O, Mg. Ogibi alkalin öğeler ve Si. O 2, Al 2 O 3 ve Fe 2 O 3 gibi hidrolik öğelerden oluşur. Betonun sertleşmesi için su gerekir. Porselen; Seramikten farkı, pişirme sıcaklığı daha yüksektir. Seramik su emer ve daha dayanıksızdır. Ayrıca seramik ışığı geçirmezken porselen geçirir.
Organik (Plastik) Malzemeler ØKarbonun başta hidrojen olmak üzere oksijen, azot, flor ve klor gibi metal olmayan elementlerle oluşturduğu büyük moleküllü organik bileşiklerdir. ØBunlar doğal ya da yapay olabilirler. ØAğaç, deri ve kauçuk olanlar doğal, ØPoliester, polietilen, politetrafloroetilen(teflon) ve polivinilklorür(PVC) gibi plastikler de yapay olanlara örnektir. ØOrganik moleküllerden polimerizasyon prosesi ile büyük moleküler yapılar oluşturularak üretilirler.
Organik (Plastik) Malzemeler Ø Düşük termal direnç Ø Düşük elektrik iletkenliği Ø Düşük mukavemet Ø Yüksek sıcaklık direnci düşük Termoplastik ve termoset olarak genelde ikiye ayrılırlar; Ø Termoplastik polimerlerde zincirler rijit bağ yapısına sahip değildirler bu yüzden sünek ve şekil verilebilir özellik sergilerler. Ø Termoset polimerlerde moleküler zincirler çok sıkı bağlıdır ve bu yüzden kırılgandırlar
Karma veya Kompozit Malzemeler Ø Yukarıdaki grupların farklı özelliklerini belirli ölçüde bir malzemede toplamak amacıyla değişik gruplardaki malzemelerin makro düzeyde birleştirilmesiyle oluşturulan malzemelerdir. Ø İki veya daha çok malzemeden oluşurlar. Ø Beton, sunta, fiberglas, karbon fiberle güçlendirilmiş polimer örnek verilebilir.
Karma veya Kompozit Malzemeler Ø Düşük ağırlıklı Ø Mukavemetli Ø Sünek Ø Yüksek sıcaklık direnci yüksek
Karma veya Kompozit Malzemeler Örnekler; Ø Betonarme (beton+çelik), Ø Cam lifleriyle kuvvetlendirilmiş plastik (plastik+camlifleri), Ø Metal matrisli kompozitler(metal+seramik). Malzemelerin özellikleri iç yapılarına bağlıdır. Örneğin bir malzeme çok yüksek sıcaklığa çıkartılıp soğutulduğunda mukavemeti azalır. Bu işlemle kimyasal yapı değişmez, ancak iç yapıdaki değişim mukavemeti etkiler.
Karma veya Kompozit Malzemeler Ø Malzeme seçiminde yalnızca mekanik özellikler yetmez. Bu nedenle üretilen bir parçanın özelliklerini anlamak için iç yapısına bakmak gerekir. Ø Ayrıca kullanım sırasında da parçanın iç yapısında yapısal değişimler olabilir ve böylece parçanın davranışı etkilenebilir.
Jet motorunun kesiti Ön basınç bölümü düşük ve orta sıcaklık değerlerinde çalışır ve bu bölgelerde titanyum parçalar kullanılır. Arka yanma odasında ise yüksek sıcaklık değerlerine erişildiği için nikel temelli süper alaşımlar gereklidir. Dış kabuk ise düşük sıcaklıklarda ve aluminyum ve kompozitlerden yararlanılır.
Kaynaklar Ø Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ø Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi Ø Bartın Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ders Notları, Ø Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara. Ø Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi. DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir. Ø Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.
Kaynaklar Ø Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ø Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi Ø Gültekin Göller, Özgül Keleş, İpek Akın Malzeme Bilimi ve Mühendisliğine Giriş Ø Bartın Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ders Notları, Ø Ali GÜNDOĞDU, Malzeme Bilgisi, Gümüşhane Üniversitesi Gida Mühendisliği Ø Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara. Ø Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi. DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir. Ø Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.
- Slides: 22