IĢık ile Ġlgili Özellikleri IĢık Geçirgenliği:

Cam, ışığı düzgün kırma özelliğine sahip, güneş radyasyonuna geçirimli saydam bir yapı malzemesidir. Saydamlık oranı %80-95‟dir. Hiçbir cam tamamen saydam değildir. 6mm‟lik normal cam için saydamlık oranı % 66‟dır.

İletilen ışık miktarı camın kalınlığına, yüzey bitişine ve kaplama türüne bağlıdır. 3mm kalınlığındaki cam, günışığının ortalama %91‟ini iletirken, 25mm kalınlığındaki cam %78‟ini iletir.

Güneş ışınları cama düştüğü zaman, bağlı olan enerjinin bir kısmı yansıtılır, bir kısmı malzeme tarafından emilir, kalan kısmı yapı içine ısı kazancı olarak iletilir. Normal cam genellikle %85-90 geçirgenliğe sahiptir. Sıradan camlar için, emme oldukça düşük bir orandadır ve toplam enerjinin en büyük kısmı iletilir [33].

Cam hem kızılötesi hem de ultraviyole ışınları emer. Normal camın ışığı emmemesinin nedeni camı oluşturan malzemelerin karakteridir, bu açıdan malzeme seçimi önemlidir. Normal cam görünen ışığı emmez [46].

IĢık Yansıtma Özelliği:

Işık bir foton akımıdır. Fotonlar tarafından taşınan önemli bir miktar enerji vardır. Metal bir kütleye ışık düştüğü zaman, fotonlar tarafından tutulan enerji emilir ve metalin içindeki serbest elektronlarla bu enerji tekrar ışık şeklinde yayılır. Bu elektronlar bu enerjiyi emme ve açığa çıkarmakta serbesttirler. Bunun için metal, üzerine düşen ışığı yansıtır. Normal camlarda elektronlar bu şekilde serbest değildirler, belirli enerji seviyelerinde rijit bir şekilde birbirlerine bağlıdırlar ve metalik yansıma gerçekleşmez. Normal cam ışığı metalik hassasiyette yansıtmaz [46].

Camın kırılma indisi 1.51, yansıma oranı %10-12‟dir [9].

Cam, ışığın yansıtma ve yutma derecelerinde farklı şekillerde davranabilir. Camın kalınlığına ve rengine bağlı olarak, normal camdan daha fazla ışık yutması için hafifçe renklendirilen cam, ışığı %21-75 oranında geçirebilir. Cam ince bir yansıtıcı tabakayla kaplandığı zaman, bu tabakanın doğasına bağlı olarak büyük bir oranda ışığı yansıtır ve görünür ışığın %8-50‟sini geçirir [42].

3.5.8 Fiziko-Kimyasal Özellikleri

ÇeĢitli Kimyasallar ve DıĢ Atmosferik KoĢulların Etkisi :

Camlar hidroflorik asit, fosforik asit ve kuvvetli alkalilerden etkilenirler. Hidroflorik asit özellikle cam yüzeylerin işlenmesinde yüzeyin matlaştırılması için kullanılır. Temizlenmeyen alkali boya lekeleri ve hatta yeni betondan cama sızan su, sorunlara yol açabilir. Cam tabakalar arasındaki havalandırılmayan boşluklarda oluşan yoğuşma da zararlı olabilir ve camlar üst üste yığıldığında ıslanmalarına izin verilmemelidir [19].

İçine kireç katılmamış camlar su karşısında stabil değildirler. Bu tür camlara su camı denir. Normal pencere camları ve su ile teması olabilecek her türlü camın su karşısında stabil olabilmesi için bileşimine kireç katılması zorunludur [45].

Bazı koşullar altında cam çözünebilir. Sıcak alkali solüsyonları ve yüksek sıcaklıkta su sodakireç camının çözülmesine neden olabilir. Fakat bu kimyasallarla genellikle laboratuvar koşullarında karşılaşılır, normal çevresel şartlar altında cam sağlam ve dayanıklı bir maddedir [42].

Alkalilere karşı direnç için, soda ve kireç yerine, bor ve alüminyum oksitleri kullanmak daha iyidir ve bu alüminoborosilikat camı, laboratuvar ve endüstriyel camlar gibi kritik yerlerde kullanılır [46].

Yeni yapılmış bir cam, birkaç saat için normal atmosfer koşullarına maruz bırakılmış camdan daha kuvvetlidir.

GüneĢ Radyasyonu Etkisi:

Sıradan bir cam güneşin ultraviyole ışınlarının çok az bir miktarını iletir.

Adi camlar kızılberisi radyasyonlara karşı 2μ kadar saydamdır. Ultraviyole ışınlara karşı saydamlık genellikle SiO₂ oranıyla artar, kurşunlu camlar bu radyasyonlara karşı çok az saydamdırlar [31].

Yangın Direnci:

Sıradan bir cam yanıcı olmasa bile, yangında kırılır ve daha sonra erir, çift cam tek cama göre avantajlı sayılmaz. Cam iyi bir ısı iletkenidir ve camdan geçen ışınlar, diğer yanıcı malzemeleri tutuşturabilir. Tabakaların yangın direnci, camın türü ve kalınlığına, yükseklik/genişlik oranına, bağlantı şekline, çerçeve türüne ve yapıya göre değişiklik gösterir. Yeterli kalınlıkta ve uygun yerleştirilmiş bazı cam türleri, bütünlük ve çökmeye direnme bakımından bir derece yangın direnci gösterebilirler fakat yalıtımı sağlayamazlar [19].

Pyrex denilen ateşe dayanıklı camlar, iki kez kristalleşmiş camlardır. Bileşimleri normal camlarla aynıdır [35].

Korozyon:

Hidroflorik asit karbonat-kireç camına temas edince korozyona sebep olabilir. Sıcaklık arttıkça camların korozyon direnci azalır ve zamanla cam paslanır. Bu da

şundan ileri gelmektedir; sıcakta hızlı bir şekilde camda bir kristalleşme meydana gelir. Bunun sonucunda cam yarı şeffaf bir hal alır. Hatta tamaman buzlu bir hal bile alabilir, mukavemeti de değişir [47].

3.6 METALLER

3.6.1 Malzeme Ġç Yapı Özellikleri

Tablo 3.17 Metallerin malzeme özellikleri

Kimyasal bileĢimi % Birim hacim ağırlık gr/cm3

Demir < 0.2 C 7.8

Çelik 0.3 - 0.6 C 7.9

Bakır 2.7

Alüminyum 8.9

Atom Yapısı ve Kimyasal BileĢimi:

Metallerde aynı veya benzer tür atomlar oldukça sık ve düzenli biçimde dizildiklerinden tümü kristal yapılıdır [16].

Metallerin, tuzlar ve kısmen kristal yapıya sahip olan plastikler gibi diğer kristal maddelerden farkı atomlar arasındaki bağın biçiminden ileri gelir [17]. Ancak kristal yapıyı oluşturan atom bağları arasındaki mesafe farklılıkları ve yerleşme şekilleri aynı metalin çeşitli allotropik hallerini belirlemektedir. Bu nedenle, mekanik ve fiziksel özelliklerinde az çok farklılıklar ortaya çıkar.

Birim Hacim Ağırlığı, Özgül Ağırlık (Yoğunluk):

Bazı metallerin birim hacim ağırlıkları Tablo 3.17‟de verilmiştir. En hafif metal alüminyumdur; granitle yaklaşık aynı yoğunluğa (2.6 gr/cm3) sahiptir, en yoğun metal olan kurşunun ağırlığı yaklaşık 11.4 gr/cm3‟tür [19].

Katı-Sıvı-Gaz Özellikleri:

Metaller ısı ile sıvılaştırılabilirler, soğutulunca tekrar katılaştırılabilirler. 3.6.2 Mekanik Özellikleri

Saf halde yumuşak ve düşük mukavemetli olmalarına karşılık alaşımlandırma, soğuk şekil verme ve ısıl işlemlerle sertlik ve mukavemetleri birkaç kat artırılabilir [9]. Demirli olmayan metallerin mukavemetleri, demirli olanlardan daha küçüktür.

Tablo 3.18 Metallerin mekanik özellikleri

Demir Çelik Bakır Alüminyum

Çekme mukavemeti N/mm2 355 350 - 400 230 70-140 Kayma mukavemeti N/mm² 230 Sertlik Brinell 830 990-1240 460 150-400 Elastisite Modülü (x103 ) N/mm² 120 - 172 210 96 - 132 68 - 72

Basınç ve Çekme Dayanımı:

Çekme mukavemeti metalin kopmadan önce kaldırabileceği en fazla yüktür (kopma yükü). Bazı metallerin çekme mukavemetleri Tablo 3.18‟de verilmiştir.

Sertlik ve Aşınma Dayanımı:

Sertlik metal ve alaşımların, mekanik aşınmalara karşı gösterdiği mukavemettir. Sertlik Brinell prensibine göre tayin edilir. Metal türlerine ait sertlik değerleri Tablo 3.18‟de verilmiştir.

Deformasyon-Elastisite Modülü:

Metallerde kristal yapının erime dolayısıyla dağılmasından başka, bir de sadece şeklinin bozulması vardır ki buna deformasyon denir. Şekil değiştirme daimi ise plastik deformasyondur. Saf metaller yumuşaktır, yani plastik deformasyonları çok kolaydır.

Metaller kırılma süresi uzun olan sünek malzemelerdir, kırılmadan önce önemli ölçüde plastik şekil değiştirirler. Elastisite modülleri yüksektir (Tablo 3.18).

Elastiklik iyon-atomlar arasındaki bağların esnemesinden yani aralarındaki mesafenin uzalıp kısalmasından ileri gelir. Plastiklik kristallere ait bir özelliktir. Saf metallerin plastikliği fazladır [31].

Metal iyonlarının yer değiştirmesi bunlar ile elektron bulutu arasında elektrostatik kuvvetlerde önemli bir değişiklik yaratmaz. Yani metalik bağ bozulmaksızın atomlar

birbirlerine göre ötelenebilirler. Metallerin plastik şekil değiştirme kabiliyetinin temelinde yatan özellik budur [17].

Çekme, döğme, burma, ezme... gibi işler metali sertleştirir, daha mukavemetli ve sağlam hale getirir. Çünkü strüktürün mükemmelliği bozulur ve yapı düzensiz, sıkışık bir hal alır [31].

3.6.3 Isı ile Ġlgili Özellikleri

Tablo 3.19 Metallerin ısı ile ilgili özellikleri

Demir Çelik Bakır Alüminyum

Isısal iletkenlik k. (λ) W/mK 58-70 29-52 385 204

Isısal genleĢme k. (α) (10-6

) cm/cm˚C 12 15.1 16 23

Erime sıcaklığı ˚C 1530 1400 1083 658

Isı Geçirgenliği ve Ġletkenliği:

Metallerin ısı iletkenliğinin iyi oluşu, serbest elektronların varlığı ve hareketliliğine dayanır. Metallerde elektronlar düzensiz bir şekilde hareket ederler. Bu hareketler büyür ve genişlerse sıcaklık yükselir ve karşılıklı çarpışmalarla elektronlardan elektronlara iletilir. Elektron sayısı ne kadar çok olursa, bu aktarma olayı o kadar çabuk ve kolay olur [31]. Isı iletkenliği de artan sıcaklıkla azalır. Bazı metallerin ısı iletkenlik katsayıları Tablo 3.19‟da verilmiştir.

Isısal GenleĢme:

Demirli metallerin ısısal genleşme katsayısı demirsizlere oranla daha düşüktür. Alüminyum ve alaşımları yüksek ısısal genleşme katsayısına sahiptir (Tablo 3.19). Paslanmaz çeliklerin lineer genleşme katsayıları ise 17.5x10-6

cm/cm ˚C‟dir. Erime Sıcaklığı:

Metalin erimesi, sıcağın etkisi ile kristal yapısının çözülüp dağılması demektir. Metalin erime noktası karakteristik bir özellik olup, saflık ölçüsünü teşkil eder. Metallerde erime sıcaklığı 232-1800 ˚C‟dir. Bazı metal türlerine ait erime sıcaklıkları Tablo 3.19‟da verilmiştir.

3.6.4 Su ve Nem ile Ġlgili Özellikleri

Malzemelerin özgül ve birim hacim ağırlığı, onların su geçirimliliği hakkında bilgilenmemize yardımcı olur. Metaller boşluksuz malzemeler olup özgül ve birim hacim ağırlıkları birbirine eşittir, dolayısıyla da metaller su ve su buharını geçirmezler.