MALZEME BLM DO DR NURULLAH KIRATLI Malzeme Bilimi

MALZEME BİLİMİ DOÇ. DR. NURULLAH KIRATLI

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Nedir? Malzeme bilimi maddenin özelliklerini ve kullanım alanlarını ile bilim ve mühendisliğin değişik alanlarını içine alan disiplinler arası bir bilim dalıdır. Malzeme bilimi temel olarak malzemelerin yapı ve özelliklerini inceler. Dünyanın evrimi ile adlandırılan çağlar aslında malzeme biliminin tarihini gösterir. Malzeme bilimde amaç malzemeleri iyice tanıyıp, anlayarak yeni malzemelerin keşfini sağlamak ve uygun prosesler tasarlayarak malzemelerin insanlığın kullanımına sunulmasıdır.

Malzeme Bilimi ; Malzemelerin doğasını araştırır. Çeşitli teori ve tanımlarla malzemenin iç yapısının, malzemenin kompozisyon, özellik ve davranışları ile olan ilişkisini belirler. Malzeme Mühendisliği ; Özgün bir gereksinimi karşılayacak malzemenin geliştirilmesi, hazırlanması, modifiye edilmesi ve uygulanması için temel ve ampirik bilgi birikimini sentezler ve uygular.

Genel anlamda malzeme; Belirli işlemlerden geçirilerek isteklere cevap verecek özelliklere kavuşturulan ve işe yarayan her şeye malzeme denir. Teknik anlamda malzeme; Mühendislik uygulamalarında kullanılan katı maddelere malzeme adı verilir. Her dönemin teknolojisi ve bir anlamda uygarlığı o dönemde kullanılan malzemelerle sınırlandırılmıştır. Metalürji; metallerin elde edilmesinde, kullanılır hale getirilmesi ve iyileştirme imkanları üzerine araştırmalar yapan bilim dalıdır.

�Malzeme Bilimi ve Mühendisliği �Kompozisyon malzemenin kimyasal makyajıdır. �Yapı malzeme içerisindeki atomların veya iyonların düzenine verilen tanımdır. �Sentezleme doğal olarak oluşan veya kimyasal malzemelerle oluşan prosestir. �Proses etme, imal etme, üretmek malzemelerin şekil değiştirerek yararlı bileşenler haline gelmesi veya özelliklerinin değiştirilmesi gibi bir çok değişik yolla tanımlanabilir.

Günümüzde kullanılan malzemeleri aşağıdaki şekilde sınıflandırabiliriz. Bunlar; Metalik malzemeler; Alüminyum, Bakır, Çinko, Demir ve Nikel gibi saf metaller ile bu metallerden birinin diğer elementlerle oluşturduğu alaşımlar olup imalat sanayinde en fazla kullanılan malzemelerdir. Seramik malzemeler; genellikle metal ve metal olmayan malzemelerin oluşturduğu inorganik malzemelerdir. Seramik malzemeler sert ve gevrek olup ısıl iletkenlik ve elektrik iletkenliği yönünden yalıtkandırlar. Seramik malzemeler genelde iki ayrı grupta incelenir. Geleneksel seramikler; Kil, kaolen ve feldispar gibi minerallerin yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi sonucu elde edilirler. Bileşimlerinde silikatlar alüminatlar ve bir miktarda metal oksitleri bulunur. Cam, tuğla ve kiremit bu gruba giren seramik malzemelerdir.

Elastik özelliklerinin kötü olması nedeni ile seramikler deformasyona maruz uygulamalarda kullanılmazlar. İstenmeyen hasarlardan kaçınmak için günümüz seramikleri basma zorlanmalarına maruz uygulamalarda tercih edilmektedir.

İleri teknolojik seramikleri; Modern seramikler olarak da adlandırılan bu seramikler oksit, karbür ve nitrürlerden oluşurlar. Si. O 2, Si. C ve Al 2 O 3 ileri teknolojik seramiklere örnektirler. Bu seramikler, yüksek mukavemet, sertlik, iyi aşınma direnci ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdırlar. Organik malzemeler; C’nun başta hidrojen (H) olmak üzere Oksijen (O), Azot (N) gibi metal olmayan elementlerle oluşturduğu büyük moleküllü organik bileşiklerdir. Organik bileşikler doğal ve yapay olmak üzere iki grupta inlenir. Ağaç , deri ve kauçuk doğal organik bileşiklere örnek olarak gösterilebilinir. Yapay organik bileşiklere ise Polietilen ve polivinilklorür (PVC) gösterilebilinir.

Karma malzemeler (Kompozitler); Kompozitler, uygulamanın gerekleri dikkate alınarak kimyasal ve fiziksel özellikleri farklı iki veya daha fazla malzemenin bir araya gelerek oluşturdukları malzemelerdir. Kompoziti oluşturan malzemeler yapı içinde ayrık olarak kalırlar. metal, seramik ve organik malzemelerin farklı özelliklerini belirli ölçülerde bir malzemede makro düzeyde toplamak amacıyla birleştirilerek elde edilen malzemedir. Buna örnek olarak metal matrisli kompozitler (metal +seramik) verilebilir.

Kompozit içinde temel olarak iki tür malzeme çeşidi bulunur. Bunlardan ilki matris, diğeri ise takviye malzemesidir. Matris malzemesi takviye malzemesini tümüyle kaplayarak bunların birbirine göre olan konumlarının muhafazasını sağlar ve yapıya bir bütünlük kazandırır. En yaygın kullanılan matrisler polimerlerdir. Takviye malzemesi ise kompozitin mekanik, fiziksel vb. özelliklerini geliştirmek içindir.

Mühendislikte çok kullanılan kompozitler polimer matris içinde cam veya karbon elyafın kullanıldığı malzemelerdir. Bunun yanında metal-seramik veya seramik-seramik kompozit’leride yaygındır.

Polimerler • Plastikterimi sadece bir malzemeyi belirten bir sözcük değildir. Ancak, bütün plastiklerde ortak olan bir şey vardır, o da bunların makro-molekül olarak adlandırılan çok uzun molekül zincirlerinden oluştuklarıdır. Bu makro -moleküller genellikle 10. 000 den fazla yapısal elemandan meydana gelir. Saf polimerler çok ender hallerde kullanılırlar. Polimer esaslı malzemelere çeşitli özelliklerini geliştirmek veya değiştirmek amacı ile katkılar uygulandığı takdirde elde edilen bu son ürüne “plastik” adı verilir.

Moleküller arası kuvvetler ile birbirine bağlanmış dallı veya lineer (düzgün) makro-molekül zincirlerinin oluşturduğu plastiklere termoplastik denir. Moleküller arası çekim kuvvetinin büyüklüğü diğer başka faktörlerin yanında esas olarak zincirdeki dallanmaların şekline ve sayısına bağlıdır. • Kısmi kristalin termoplastikler: • Polipropilen(PP), Polietilen (PE), Polioksimetilen(POM), Poliamid(PA) • Amorf termoplastikler: Polikarbon(PC), Polimetilmetakrilat(PMMA), Polistiren(PS), Polivinilklorür(PVC)