Malzeme Bilimi
Öğr. Gör. Habib AKYAZI
Ders İçeriği
Malzemelerin İç yapısı
Malzemelerin şekil değiştirme özellikleri
Malzemelerin mekanik özellikleri
Malzemelerin Zamana Bağlı davranışları
Ara Sınav
Malzemelerin Fiziksel özelikleri
Malzemelerde ısı,ses,su ve yangın yalıtımı
Endüstriyel malzemeler
Yapı Malzemeleri
Malzemelerde Çevre koşullarının etkisi ve korozyon
Final Sınavı
Dünyanın evrimi ile adlandırılan çağlar aslında
malzeme biliminin tarihini gösterir.
Malzeme Biliminin Amacı
Malzemeleri iyice tanıyıp, anlayarak yeni malzemelerin keşfini sağlamak ve uygun
prosesler tasarlayarak malzemelerin insanlığın
kullanımına sunulmasıdır.
Malzeme Nedir?
Malzeme, ihtiyaçlarımızı karşılamak ve belli bir amacı gerçekleştirmek için kullanılan her türlü maddeye malzeme denir.
Dişli çark yapımında kullanılan çelik,
İletken tel olarak kullanılan bakır
İnşaat sektöründe kullanılan çimento, tuğla v.b
maddeler birer malzemedir.
Atom: Nötron ve protonlardan oluşan bir çekirdek ve
çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan meydana gelen maddenin en küçük birimidir.
Element: Aynı cins atomlardan meydana gelen ve her
noktasında aynı özellikleri taşıyan saf maddedir.
Bileşik: İki veya daha fazla elementin kimyasal bir tepkime ile
birleşerek oluşturduğu maddedir.
Karışım: İki veya daha fazla elementin homojen veya heterojen
olarak karıştırılması sonucunda meydana gelen maddedir.
Saf madde: Bütün özellikleri her noktasında aynı olan maddedir. Saf madde element, karışım veya bileşik şeklinde olabilir.
Organik madde: Genellikle karbonun diğer elementlerle yaptığı bileşiklerdir.
İnorganik madde: Genellikle karbon dışındaki
elementlerin yaptığı bileşiklerdir
Malzemelerin Sınıflandırılması:
Günümüzde kullanılan malzemeler dört ana grupta incelenir:
Metalik Malzemeler
Seramik Malzemeler
Organik (Plastik) Malzemeler
Karma veya Kompozit Malzemeler
Metalik Malzemeler
Alüminyum, magnezyum, çinko, demir, titanyum, bakır, nikel vb. saf metaller ile bir metalin diğer elementlerle oluşturduğu çelik (Fe–C), pirinç (Cu–Zn) ve bronz (Cu–Sn) gibi alaşımlardır.
Elektrik iletkenlikleri yüksektir
Isıl iletkenlikleri yüksektir
Sünek
Şekil verilebilir
Yapısal ve yük taşıyıcı alanlarda kullanıma uygundurlar.
Saf metaller çok az kullanılmakla birlikte metallerin
kombinasyonlarından oluşan alaşımlar değişik özellikleri gelişmiş malzemeler üretmek üzere tercih edilirler.
Seramik Malzemeler
Genelde metallerle metal olmayan elementlerin
oluşturduğu Al2O3, MgO, SiO2 ve SiC gibi inorganik kimyasal bileşikler veya böyle bileşiklerin cam, tuğla, beton ve porselen olarak adlandırılan karışımlarıdır.
Düşük elektrik iletkenliği
Düşük ısıl iletkenliği
Kırılgan
Yüksek sıcaklık uygulamalarında yüksek direnç
Korozyona dirençli
Seramik Malzemeler
Genelde yalıtkan malzeme olarak kullanılırlar ancak yeni proses teknikleri ile yük taşıyıcı uygulamalarda da kullanılır hale gelmişlerdir.
Optik ve elektrik özellikleri geliştirildiğinden
entegre devre ve fiber optik uygulamalarda
kullanılabilirler.
Cam; Ana madde SiO2’nin yanında alkali ve toprak alkali metal oksitleriyle bazı diğer metal oksitlerini içerir.
Tuğla; Kilden yapılır. Killer genelde Al2O3, Fe2O3, SiO2, CaO, MgO, NaO vb. içerirler.
Beton; Çimento ve su karışımıdır. Çimento ise; CaO, MgOgibi alkalin öğeler ve SiO2, Al2O3ve Fe2O3gibi hidrolik
öğelerden oluşur. Betonun sertleşmesi için su gerekir.
Porselen; Seramikten farkı, pişirme sıcaklığı daha yüksektir.
Seramik su emer ve daha dayanıksızdır. Ayrıca seramik ışığı
geçirmezken porselen geçirir.
Organik (Plastik) Malzemeler
Karbonun başta hidrojen olmak üzere oksijen, azot, flor ve klor gibi metal olmayan elementlerle oluşturduğu büyük moleküllü organik bileşiklerdir.
Bunlar doğal ya da yapay olabilirler.
Ağaç, deri ve kauçuk olanlar doğal,
Poliester, polietilen, politetrafloroetilen(teflon) ve
polivinilklorür(PVC) gibi plastikler de yapay olanlara örnektir.
Organik moleküllerden polimerizasyon prosesi ile büyük moleküler yapılar oluşturularak üretilirler.
Organik (Plastik) Malzemeler
Düşük termal direnç
Düşük elektrik iletkenliği
Düşük mukavemet
Yüksek sıcaklık direnci düşük
Termoplastik ve termoset olarak genelde ikiye ayrılırlar;
Termoplastik polimerlerde zincirler rijit bağ yapısına sahip
değildirler bu yüzden sünek ve şekil verilebilir özellik sergilerler.
Termoset polimerlerde moleküler zincirler çok sıkı bağlıdır ve bu yüzden kırılgandırlar
Karma veya Kompozit Malzemeler
Yukarıdaki grupların farklı özelliklerini belirli
ölçüde bir malzemede toplamak amacıyla değişik gruplardaki malzemelerin makro düzeyde
birleştirilmesiyle oluşturulan malzemelerdir.
İki veya daha çok malzemeden oluşurlar.
Beton, sunta, fiberglas, karbon fiberle
güçlendirilmiş polimer örnek verilebilir.
Karma veya Kompozit Malzemeler
Düşük ağırlıklı
Mukavemetli
Sünek
Yüksek sıcaklık direnci yüksek
Karma veya Kompozit Malzemeler
Örnekler;
Betonarme (beton+çelik),
Cam lifleriyle kuvvetlendirilmiş plastik (plastik+camlifleri),
Metal matrisli kompozitler(metal+seramik).
Malzemelerin özellikleri iç yapılarına bağlıdır. Örneğin bir malzeme çok yüksek sıcaklığa çıkartılıp soğutulduğunda
mukavemeti azalır. Bu işlemle kimyasal yapı değişmez, ancak
iç yapıdaki değişim mukavemeti etkiler.
Karma veya Kompozit Malzemeler
Malzeme seçiminde yalnızca mekanik özellikler yetmez. Bu nedenle üretilen bir parçanın
özelliklerini anlamak için iç yapısına bakmak gerekir.
Ayrıca kullanım sırasında da parçanın iç yapısında yapısal değişimler olabilir ve böylece parçanın
davranışı etkilenebilir.
Jet motorunun kesiti
Ön basınç bölümü düşük ve orta sıcaklık değerlerinde çalışır ve bu bölgelerde titanyum parçalar kullanılır. Arka yanma odasında ise yüksek sıcaklık değerlerine erişildiği için nikel temelli süper alaşımlar gereklidir. Dış kabuk ise düşük
sıcaklıklarda ve aluminyum ve kompozitlerden yararlanılır.
Kaynaklar
Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi
Bartın Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ders Notları,
Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara.
Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi.DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir.
Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.
Kaynaklar
Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi
Gültekin Göller, Özgül Keleş, İpek Akın Malzeme Bilimi ve Mühendisliğine Giriş
Bartın Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ders Notları,
Ali GÜNDOĞDU, Malzeme Bilgisi, Gümüşhane Üniversitesi Gida Mühendisliği
Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara.
Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi.DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir.
Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.
