Malzeme Bilimi 1
Doç. Dr . Burak DİKİCİ bu rakdikici@gmail.com
İlk söz…
• Neler öğreneceğiz;
▫ Malzem elerin yapı ve özellikleri,
▫ Malzem elerin yapısı ve özellikleri arasındaki ilişkiler,
▫ Malzem e y apılarını hangi işlemler ile değiştirebiliriz,
• Ne işim ize y arar;
▫ Mühendislik uygulamalarını yapmak için m alzeme seçimini y apmanızı sağlar,
▫ Malzem eleri kullanarak yeni tasarımlar ve dizaynlar yapmanıza katkı sunar,
Detaylar
• Beklentiler;
▫ Ödevlerin zamanında ve formatına uygun teslim edilmesi (*)
▫ Konu nun ders kitabından okunarak derse gelinmesi (**)
▫ Qu iz ve vize sınavlarına katılınması,
* Geç teslimlerde (sadece acil durumlarda) bilgi verilmesi,
** Kafanıza takılan noktaların önceden tartışılması/ araştırılması,
• Değerlendirme;
▫ Dönem içi aktiviteler (*) + Final = Bağıl değerlendirme
* Dönem içi aktiviteler: (Quiz * 0.15) + (Ödev * 0,15) + (Vize * 0,70)
• Diğer noktalar;
▫ Ödev teslimi/sorunlarınız için: Arş. Gör. Mehmet TOPUZ
▫ 3.kat, …. nolu oda; m stopuz@gmail.com
Materyaller
• Dersin kitabı;
▫ Malzem e Bilimi ve Mühendisliği (Materials Science and Engineering: An Introduction)
W.D. Callister, Jr. and D.G. Rethwisch
Nobel y ayınları (Wiley)
• Diğer kaynaklar;
▫ Ma lzem e Bilgisi ve Muayenesi
Pr of. Dr. Temel SAVAŞKAN (KTÜ)
▫ Ma lzem e Bilimi ve Mühendisliği
W illiam F. Smith (Literatür y ayınları)
Web Site - http://www.yyu.edu.tr/abis/ Dersin İçeriği
Ha fta İçer ik A çıklama
1 Gir iş, malzeme tanımı ve sınıflandırılması
2 A tom ik yapılar v e atom lararası bağlar 1 . Ödev
3 -4 Kr istal katıların yapısı 1 . Quiz
5 Ka tılarda yapı kusurlar 6 V ize sınavı
7 -8 Meta llerin mekanik davranışı 2 .Ödev
9 -1 1 Dislokasyonlar ve mukavemetlenme mekanizmaları 2 . Quiz 1 2-13 La boratuvar deneyleri (malzemeler hakkında daha
1. Giriş
• Malzem e nedir?
• Niçin ona ihtiyaç duymaktayız?
• Malzem e bilimi nedir?
• Malzem eler toplumumuza yön verir
▫ Ta ş Dev ri
▫ Br on z Çağı
▫ Dem ir Çağı
▫ Şim di?
▫ Silikon Yaş?
▫ Polim er Yaş?
Malzeme nedir?
• Genel anlamda;
▫ İhtiyaç duyulan madde…
• Teknik anlamda;
▫ Bir teknik fikri gerçekleştirmede kullanılan katı cisim
• Somut olarak;
▫ Hem metaldir, plastiktir, lastiktir, ağaçtır, taştır ve hem de yündür, pamuktur.
Başlıklar
• Malzeme Bilimi nedir?
▫ Tüm metallerin ve metal olmayan malzemelerin, sentetik ve doğal malzemelerin ham maddelerden üretilmesinden ta eskiyene ve hatta ilaveten hurdadan tekrar kullanılmasına kadar geçen değerlendirmeleri yapan mühendislik dalıdır.
• İlgi alanları;
▫ Kompozitler, imal usulleri, kaplamalar, biyomalzemeler…
Hedefimiz
• Öğrencilere; malzemelerin mekanik zorlanmalar karşısındaki davranışı, malzeme grupları, yapıları, özellikleri, kullanım alanları ve bu malzemelerin kimyasal etkilerle hasara uğraması (korozyon) gibi konular hakkında ilgilileri bilgilendirmek ve malzemeleri NE amaçla NEREDE kullanmaları gerektiği becerisini kazandırmak.
Örnek – Kalça kemiği implantı (hip joint)
• Yaşa, hastalıklara veya ağır taşınan yüklere bağlı olarak kemiklerde hasar oluşabilir.
Örnek – Hip joint
• Gereksinimler;
▫ Mekanik dayanım (çok çevrime karşı, yorulma)
▫ İyi yağlanma,
▫ Biyouyumluluk
Çözüm
Femoral Stem Ball
Acetabular Cup and Liner
Malzeme Seçimi
• Uy gulama
▫ Gerekli özellikler
Meka niksel (mukavemet (dayanım), süneklilik (esneklik), kırılma tokluğu, darbe mukavemeti, sürünme, yorulma, aşınma, ...)
Fiziksel özellikler (elektriksel, termal, magnetik, optik, dekoratif, ….)
A day malzeme grubu (yapısı, bileşeni, …)
▫Ger ekli prosesler (iç yapı değişimi, kesme, sinterleme, bir leştirme, tavlama, şekillendirme …)
Örnek (Bakır)
Elektriksel Termal
Örnek
Manyetik Optik
Örnek
Dekoratif-Konstrüktif Isıl işlem
Malzeme Çeşitleri
• Başlıca;
▫ Metaller v e alaşımları
▫ Seramikler
▫ Polimerler/plastikler
* Yukarıdaki üç grupta temel ayraç atomları arasındaki bağlarıdır.
• Diğer;
▫ Kompozitler
Metaller
• Y apısları metallerden oluşur, metalik bağlı, sünek, mukavemetli (dayanıklı), termal ve elektriksel olarak iletken, yansıtıcı, opak, ...
A ltı köşe La m a Ka r e Da iresel çelikler
Ba kır Çelik rulman
Nikel, çinko, pirinç karışımı
(a laşımı) m etalik paralar
Seramikler - Camlar
• Yapıları metal ve metal olmayan elementlerden oluşur, iyonik bağlı, düşük yoğunluklu, gevrek, kırılgan, elektriksel ve termal olarak yalıtkan, yüksek mukavemetli, korozyon dirençleri yüksek
• Seramikler kristalin, camlar amorf yapılıdır.
Polimerler -Plastikler
• Poli: çok, mer: birim, parça
• Kovalent bağlı, yumuşak, mukavemeti düşük, düşük yoğunluklu, iyi elektriksel ve termal yalıtkan, trasparent, esnek, ...
Kompozitler
• Farklı yapıda iki yada daha fazla
malzemenin bir araya gelerek oluşturdukları yeni malzemelerdir.
• Y oğunlukları düşüktür, mukavemetleri yüksektir, yüksek sıcaklık dirençleri iyidir, ...
Yarıiletkenler
• Elektriksel özellikleri iletkenler ile yalıtkanlar arasındadır.
• Çok gevrektirler, seramiklerin bir alt sınıfı gibi düşünülebilirler, elektriksel iletkenlikleri kontrol edilebilir, genllikle elektronik, bilgisayar, uzay endüstrilerinde çokça kullanılırlar, ...
Biyomalzemeler
• İnsan vücudunda bozulan yada hasar gören bir uzvun yerine kullanılan malzemelerdir.
• Örneğin kalça implantı (hip joint)
Başka bir sınıflandırma
Met aller
• Dem ir esaslı metaller
• Dökm e demirler
• La m elli grafitli, küresel g r afitli, temper, beynitik, …
• Çelikler (*)
• Ya pı çeliği, takım çeliği, pa slanmaz çelik, …
• Dem ir olmayan metaller
• Ha fif metaller, Al, Mg , Ti, Be, ...
• A ğ ır metaller, Cu, Ni, Zn, Pb, ...
Met al olmayan malzemeler
• In or ganik malzemeler
• Ya rı iletkenler, seramikler, cam lar, m ermerler, betonlar,
…
• Or ganik malzemeler
• Pla stikler, ağaçlar, deriler, …
* Piyasada çeliklerin 2000’den fazla çeşidi olduğu ve bunlarında kendi içlerinde çeşitli yönle rden sınıflandırıldığı düşünülürse konunun o kadar basit olmadığı anlaşılabilir.
Konstrüksiyon ve imalat aşamaları
DİZAYN
• Ta sarım
• Hesa plama
• Çizim
ÜRETİM
• İm a l Usulleri (Döküm,dövme,kaynak…)
• Isıl işlemler (Sertleştirme,yumuşatma....)
• Son işlemler (Parlatma,temizleme…)
GÜVENLİK EKONOMİKLİK
En ön emli kr iterler
