View
237
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
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.
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.
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.
2 2a R
Yüzey merkezli kübik kristal yapısı, küpün kenar uzunluğu ve birim hücresi. Küpün
kenar uzunluğu: ‟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 kafes yapılarında ADF en fazla 0.74 olabilir.
Hacim Merkezli Kübik Kristal
Yapıları
Bu tip kristal kafes
yapılarında kübik birim
hücrenin her köşesinde ve
merkezinde birer tane
atom bulunmaktadır. Cr, α-
Fe, Mo bu tip kristal yapıya
sahiptir.
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
Kristal yapı kusurları geometrik bakımdan; 1. noktasal 2. çizgisel 3. yüzeysel ve 4. 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 nokta kusurları
yanda görülmektedir. Bu
şekilde,
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.
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.
mühendislik gerilmesi:
mühendislik Şekildeğiştirmesi:
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.
o
F
A
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.
Deformasyon
Plastik deformasyon
Plastik deformasyon büyük sayıdaki dislokasyonların
hareketinden dolayıdır.
Dislokasyon Hareketinin Yönü
Kenar dislokasyonu doğrultusu uygulanan gerilmeye paralel hareket eder.
Vida dislokasyonu ise uygulanan gerilmeye dik doğrultuda hareket eder.
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
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 bor-
silikat 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.
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
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
Polimer malzemelerin fiziksel
karakteristikleri sadece moleküler ağırlığa
ve şekline değil, aynı zamanda molekül
yapısına da bağlıdır. Molekül yapıları
1. doğrusal,
2. dallandırılmış,
3. çapraz bağlı ve
4. ağ polimerler olmak üzere dört çeşittir.
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
Recommended