Bölüm 6 Metallerin Plastik Deformasyon

Kabiliyeti

PLASTİK ŞEKİL VERME MEKANİZMALARI

1. Kayma Mekanizması - (%99)2. İkizlenme Mekanizması - (%1)3. Yayınma Sürünmesi – (%-)4. Tane Sınırlarının Kayması – (%-)

Bu mekanizmalardan en önemlisi kaymadır ve düşük sıcaklıklarda malzemelerin deformasyonu genel olarak kayma ile gerçekleşir. İkizlenme yine düşük sıcaklıklarda gerçekleşen ve özellikle SPH kristal yapıdaki metallerde önemli bir mekanizmadır. Fakat kaymaya oranla toplam deformasyona olan katkısı çok azdır. Tane sınırlarının kayması ve sürünme ise yüksek sıcaklıklarda oluşan deformasyon mekanizmalarıdır.

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASI

TEK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

• Bir tek kristal çekme gerilmesi altında deforme edildiğinde, paralel düzlemlerde kayma sonucu oluşan plastik deformasyonlar açıkça gözlenebilir.

• Kayma her zaman «kayma düzlemi» olarak adlandırılan düzlemler üzerinde «kayma yönü» olarak adlandırılan belirli yönlerde meydana gelir.

• Kayma her zaman atomik yoğunluğun en fazla olduğu düzlem ve doğrultular üzerinde meydana gelir.

TEK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

• Kayma düzlem ve doğrultularının kombinasyonu kayma sistemini oluşturur.

• Dislokasyonun hareket etmesi için bir gerilmenin uygulanması gerekir.

• Kayma düzlemi üzerindeki kayma yönünde etkiyen kayma gerilmesi kritik değere ulaştığında kayma meydana gelir.

GERİLME MODLARI

SCHMID KANUNU

SCHMID KANUNU

SCHMID KANUNU

SCHMID KANUNU

ÇOK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

• Çok kristalli malzemelerin deformasyonu ve kayması daha komplekstir.

• Sayısız tanelerin rastgele kristalografik oriyantasyonu (yönlenmesi) ve komşu tanelerin etkileri nedeniyle kayma yönü taneden taneye değişecektir.

• Her bir tane içinde kayma en yoğun dizilmiş düzlem ve doğrultularda meydana gelir.

• Deformasyon sırasında her tane komşu tanelerce kısıtlanır.• Başlangıçta eşeksenli olan taneler deformasyon sonrası

deformasyon yönü boyunca uzar.• Tane sınırları kayma düzlemi boyunca gelen ardışık dislokasyonlar

üzerinde itme kuvveti oluşturur ve dislokasyon yığılmasına neden olur.

• Tane sınırları dislokasyon hareketini engellediğinden, çok kristalli malzemeler tek kristalli malzemelere göre daha mukavemetlidir.

ÇOK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

ÇOK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

ÇOK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

• Tane sınırları dislokasyon hareketini engellediğinden, çok kristalli malzemeler tek kristalli malzemelere göre daha mukavemetlidir.

• Tane boyutu küçüldükçe tane sınırı miktarı arttığından malzemenin mukavemeti artar.

• Plastik deformasyon uygulanan yük boyunca tanelerin uzamasına neden olur.

ÇOK KRİSTALLERİN DEFORMASYONU –KAYMA MEKANİZMASI

ELASTİK DEFORMASYON-PLASTİK DEFORMASYON

İKİZLENME

• Kaymanın kolay olmadığı durumda plastik deformasyona katkıda bulunur. İkiz oluşumuyla ötelenmiş ve ötelenmemiş atomlar ikiz düzlemine göre birbirinin aynada aksidir. İkizlenmede atomlar, atomlararasımesafenin bir kesri kadar hareket eder. Kayma bir çok atom boyutunda olurken ikizlenmedeatom hareketi bir atom boyutundan daha az olabilir

İKİZLENME

• 1. Deformasyon ikizleri: Daha çok HSP ve HMK metallerde görülür. Çok yüksek deformasyon hızlarında veya ani yüklenmelerde ve düşük sıcaklıklarda meydana gelir, bu şartlarda kayma kolaylıkla olmaz.

• 2. Tavlama ikizleri: Daha çok YMK metallerde görülür. Soğuk deformasyon sonrası yapılan tavlama esnasında kristaller büyürken oluşur.

İKİZLENME

İKİZLENME

İKİZLENME

http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/superelasticity/twinning.php

KAYMA İLE İKİZLENME ARASINDAKİ FARKLAR

• Atomlar kayma olatında atomlar arası uzaklığın tam katları kadar hareket ederlerken, ikizlenmede atomlararası uzaklığın belirli bir bölümü kadar hareket eder.

• Kayma izleri ince çizgiler, ikizlenme izleri ise kalın çizgiler veya bant şeklinde görünür.

• Kayma sonucunda meydana gelen kafes yönlenmesi çok küçük bir değişime neden olur ve kayma izleri yalnız kristalin yüzeyinde görülür. Eğer metalografik numuneler parlatılırken kayma izleri ortadan kalkarsa, kaymanın meydana geldiğini gösteren bir kanıt kalmaz. Ancak, ikizlenmiş bölgede farklı kafes yönlenmesi meydana geldiğinden parlatma işlemi sırasında metalin yüzeydeki ikizlenmeizlerinin ortadan kalkması ile ikizlenme belirtisi yok olmaz. Farklı yönlenmelee duyarlı dağlama ayıraçları kullanmak suretiyle ikizlenmiş bölge rahatlıkla ortaya çıkarılabilir.

• http://www.youtube.com/watch?v=BV1cxwxnhPs• https://www.youtube.com/watch?v=7qgBMKS_fyo• http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=z3

MzDiyLtWc• http://www.kochmann.caltech.edu/research_animations.html• https://www.youtube.com/watch?v=n7LXYyohmgg• http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=iKKxTP6xp

74&NR=1• https://www.youtube.com/watch?v=UKbWK1aQhhg• https://www.youtube.com/watch?v=n7LXYyohmgg• https://www.youtube.com/watch?v=MOemxfudDuo&list=PL23652

608CEF19DB9&index=3• https://www.youtube.com/watch?v=r-geDwE8Z5Y

• http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/superelasticity/shape_memory1.php

• http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/superelasticity/uses.php• http://www.youtube.com/watch?v=fsBHF_j2FJ4• http://www.youtube.com/watch?v=sW4gyRrEhng&feature=re

lated• http://www.youtube.com/watch?v=e2f29Sw7UVc&feature=re

lated

ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM UYGULAMALARI

• Malzeme biliminde uygun bir ısıl prosedür ile gerçek şekline veya boyutuna geri dönebilme yeteneğine sahip metalik malzemeler, şekil hafızalı alaşımlar olarak isimlendirilir. Şekil hafızalı alaşımlar ısıl değişimlere duyarlı fonksiyonel malzemelerdir. Temel karakteristikleri, kritik dönüşüm sıcaklığının üzerinde ve altında iki farklı şekil veya kristal yapısına sahip olmalarıdır. Nispeten düşük sıcaklıklarda deforme edilebilen bu malzemeler, daha yüksek sıcaklıklarda deformasyon öncesi şekillerine dönebilmektedirler. Bu malzemeler sadece ısıtma halinde "tek yönlü şekil hafızaya sahip malzemeler" olarak tanımlanırken, yeniden soğutma halinde ise "iki yönlü şekil hafızalı malzemeler" olarak tanımlanmaktadırlar

• Şekil hafızalı alaşım, dönüşüm sıcaklığının altında ikizlenme ve kayma mekanizmaları ile deforme edilebilir. Ana faza dönüşüm için ısıtma uygulandığı zaman ikizlenmiş olan yapı eski haline döner, dolayısıyla deformasyon yok edilebilmektedir.

ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM UYGULAMALARI

• NiTi alaşımlı telden yapılmış çapa şeklindeki filtre damar içine sokulmadan önce düz bir tel haline getirilir. Damar içine yerleştirildikten sonra tel, vücut ısısı ile harekete geçerek filtre fonksiyonu sağlayacak orijinal şekline döner ve toplardamarın içinden geçmekte olan pıhtıları tutar.

• Zorlamalı enerji esaslı ürün tipinin en başarılı uygulaması ise Raychem Şirketi'nin yaptığı Cryofit hidrolik kaplinlerdir. Bu kaplinlerbirleştirilecekleri metal tüpden çok az küçük olacak şekilde dizayn edilmiş silindirik bileziklerdir. Çapları, malzeme martenzitik fazda iken genişletilir, montajı yapılır ve daha sonra ısıtılarak ostenit faza getirilir. Böylece çap yeniden daralıp eski boyutuna dönmeye çalışır ve sıkı bir şekilde metal tüpe montelenir. Metal tüp kaplinin orijinal çapına dönmesini engeller ve yaratılan gerilme sayesinde kaynak işlemi ile elde edilen bir bağlantıya eşdeğer üstün bir birleşme sağlanmış olur

ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM UYGULAMALARI

ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM UYGULAMALARI

ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM UYGULAMALARI