ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

8/8/2019 ATOM HAREKETLER ve ATOMSAL YAYINIM

1/9

1

ATOM HAREKETLER ve ATOMSAL YAYINIM

1. Giri

Malzemelerde retim ve uygulama srasnda grlenkatlama, kelme, yeniden kristalleme, tanebymesi gibi olaylar ile kaynak, lehim, sementasyongibi ilemler byk lde atomlarn ktle iindekihareketlerine baldr.

Atomlarn hareketleri sl enerji etkisinde oluur ve ikiaamaldr.

Birincisi sl etki ile atomlarn kendi denge konumlarevresindeki kk titreim hareketleri, ikincisi ise yineayn etki ile bir denge konumundan dierine atlayarakyaptklar uzak mesafe hareketleridir. Bu sonuncuya

atomsal yaynmveya difzyondenir. Kat malzemelerde meydana gelen difzyon gaz ve

svlardaki difzyondan ok daha yavatr.

2. Yaynm Mekanizmalar

Boluk yaynm bir atomun yanndaki boluudoldurmak iin kendi kafesindeki yerini terk etmesidir(bu nedenle orijinal kafes yerinde yeni bir bolukoluturur).

Malzeme Bilgisi -R Atomsal Yaynm


2/9

Arayer yaynm kristal yapda mevcut bulunan kkbir arayer atomunun bir arayerden dier bir arayerehareketidir. Bu mekanizmann gereklemesi iinboluklara gerek yoktur.

Halka yaynm olasl dk olmakla beraber okilgintir. Birbirine deen atomlar ayn anda ve aynynde hareket ederek birbirlerinin yerini alabilirler. Butr yaynm ok byk enerji gerektirdiinden ancak

ergime scaklna yakn blgelerde oluabilir.

Yaynmlarn ou boluk ve arayer mekanizmalaryla

gerekleir.

2

Atomsal YaynmMalzeme Bilgisi -R


3/9

3

3. Yaynm in Aktivasyon Enerjisi

Hareket eden bir atom yeni yerine ulamak iin evreatomlarn sktrarak gemek zorundadr. Bunun iinenerji salanmaldr.Yeni bir blgeye hareket etmek iin enerji engeliniamak zorunludur. Bu enerji aktivasyon enerjisidir, Q ilegsterilir. Bu enerji snrn amak iin atom stlr.

Genellikle yeralan atomlarn yaynm iin arayeratomlarndan daha fazla aktivasyon enerjisine ihtiya

vardr.



4/9

4

4. Atomsal Yaynm Kurallar

Bir yaynm sistemi genellikle bir anafaz (eriten sistem)ile o fazn yapsnda hareket eden yabanc atomlardan(eriyen sistem) oluur.ekilde Ni kaplanm Cu kristali grlmektedir.Balangtaki yzeyde btn atomlar Ni dir. Yksekscaklkta yeterince uzun beklenirse bakr ve nikelatomlar btn metal boyunca dzenli olarak dalr.

Cu iinde yaynan Ni atomlarnn konsantrasyonununzamanla deiimi



5/9

5

4.1. Yaynm Hz (1. Fick kanunu)

Bir malzeme iinde atomlarn yaynm hz, birimzamanda birim dzlem alan boyunca geen atom saysolarak tanmlanan ak J ile llebilir. 1. Fick kanunu

net atom aksn aklar.

J : Atomsal yaynm aks (atom/(m2s))

D: yaynm katsays (m2/s)

c: atom konsantrasyonu

c/ x: konsatrasyon gradyan

Konsatrasyon gradyan yksek iken balangtaki aksda yksektir ve gradyan azalrken dzenli birekildeder.

Yaynm katsays scakla, yaynm sisteminin trneve yapsna baldr.

Yaynm olay hacim yaynm, yzey yaynm ve tanesnr yaynm olmak zere eittir.


x

cDJ

=


6/9

6

Yaynm katsays

Burada Q aktivasyon enerjisi (kal/mol), R gaz sabiti(8,314 J / molK) ve T mutlak scaklktr. D0 ve Q yaynmsistemine bal sabitler olup deneysel yolla llebilirler.

Baz metallerde yaynm sabiti ve

aktivasyon enerjisi

Kk atomlar daha kolay yaynr.

Belirli bir atom ergime scakl dk dolaysyla

atomlararas ba daha zayf olan ortamda daha kolayyaynr.

Atomsal dolgu faktr dk ortamlarda yaynm dahaaz enerjiyi gerektirir.

Dzensiz yapya sahip ve atom skl tanelere gredaha az olan tane snrlar boyunca yaynm daha kolayoluur. Bu nedenle faz dnmleri ve korozyon olaylartane snrlarnda balar ve daha hzl oluur.

Atomsal YaynmMalzeme Bilgisi -R

)(

0RT

Q

eDD

=

Eriyen Eriten D0

(m2/s)Q

kkal/mol kj/mol

C Fe (YMK) 2x10-5 34 142

C Fe (HMK) 22x10-5 29,3 122

280282

Ni Fe (YMK) 7,7x10

-5

67Mn Fe (YMK) 3,5x10-5 67,5


7/9

7

4.2. Kompozisyon Profili (kinci Fick Kanunu)

kinci Fick kanunu atomlarn dinamik veya duraanolmayan hallerini tanmlar.

eklinde bir diferansiyeleitliktir. Denklemin zmbelirli bir durum iin snrkurallarna baldr.

D terimi sabit kaldka deiik artlarda aynkonsatrasyon profili elde edilebilir. Bu zellik, belirli birsl ilemin uygulanmas iin gerekli zaman zerinescakln etkisini belirlemeyi salar.

5. Baz Endstriyel Uygulamalar

5.1. Sementasyon ilemi

Az karbonlu eliklerin ilenmesi kolaydr fakat anma

mukavemetleri dktr.elie ekil verdikten sonra srtnmeye maruz kalacakyzeylere sementasyon ilemi uygulayarak yzeydekikarbon oran arttrlr, sonra su vererek sertletirilir.

Sementasyonda aktif karbon ortamnda az karbonluelik yksek scaklklara stlr. Karbon atomlarnn

yaynmas sonucu yzeyde ince bir tabaka boyuncayksek karbonlu bir yap oluur.


2

2

dx

cdD

dt

dc=


8/9

8

Bu elie su verilirse yzeyi sert ve anmaya dayankl,ii yumuak ve tok bir malzeme elde edilir.

rnein motorlarn krank millerinin srtnen yzeyleribu yntemle sertletirilir.

5.2. Galvanizasyon lemi

Demirin korozyona kar mukavemetini arttrmak iinergimi inko banyosuna daldrlr.

inko yzeysel yaynm sonucu demir yzeyinde incebir tabaka oluturur. Bylece korozyona kar korumasalanr.

5.3. Kaynak ve Lehim

Yksek scaklkta basn altnda iki metal parasarasnda yaynm sonucu kaynak oluur. Buna basnveya demirci kayna denir.

Ergime scakl 15350C olan demire basn kayna8000C civarnda uygulanr.

Ergitmeli kaynak ileminde de iki metal parasergitilerek yksek scaklkta aralarnda uzak mesafeli biryaynm salanr. En iyi bileim ergitme kayna ilesalanr.

Lehimde dolgu metalinin ergime scakl birletirilecekana metalinkinin ok altndadr. Lehim metalinin ergime

scakl ykseldike yaynm derinlii artar ve dahamukavim bir bileim salanr.



9/9

9

5.4. Sinterleme ve Toz Metalurjisi

Sinterleme (piirme) malzeme paracklarnnbirbirleriyle birlemesini salayan ve kademeli birekilde paracklar arasndaki gzenek hacmini azaltanbir yksek scaklk ilemidir.

Sinterleme esnas

nda difzyon ilemleri. Temasnoktalarnda atomlar difz eder, krler oluturur vesonunda boluklar doldurur.


Documents

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM