ZGSEL KUSURLAR (DSLOKASYONLAR)-TANE YAPISI Noktasal kusurlar daha ok termal aktivasyon ile olumakta idi. Dier yap kusurlarndan biri olan izgisel kusurlar dislokasyonlardr. Daha ok plastik ekil deitirme ile ilgilidirler. Dislokasyonlar: yap ierisinde eksik kalm atomsal dzlemlerdir.Dislokasyon En nemli oluum sebepleri plastik (kalc) ekil deiimleridir Malzemelerin mekanik zelliklerindenemli role sahiptirler.Burgers vektrBurgers vektr: Dislokasyonlarn hareket yn ve byklklerini ifade etmek iin kullanlan parametredir.Yn ve iddet belirtir.Dislokasyonun kafes ierisinde ilerlemesi iingereken minimum mesafeyi gsterir.Brgers Vektrindedislokasyon iermeyen bir kristaldeher ynde eit miktarda dnerseniz baladnz noktaya gelirsiniz ,yani dng kapanr.Ancak bir dislokasyon izgisi etrafnda dnerseniz ,dng ak kalr.Ak kalan ksma Brgers vektr (veya kayma vektr ) ad verilir.Brgers vektrnn iddeti bir kafes parametresi kadardr.Burgers vektrnn bulunuu: Hatann etrafnda eit adm saysnda yanlara, yukar ve aa ynlerde hareket edilir. Mkemmel kristalde balang noktasna geri dnlrken hata ieren kristalde kapal bir evrim elde edilemez. evrimin tamamlanmas iin gereken deplasman miktar burgers vektr ile ifade edilir.bDier nemli kavramlar. Dislokasyon izgisi: Ek yar dzlemin alt snrnda atomlarn oluturduu izgidir. Kayma dzlemi: Dislokasyonun zerinde hareket ettiidzlemdir.Dislokasyon eitleri Kenar dislokasyonu Vida dislokasyonu Karma dislokasyonlar Kenar dislokasyon, kafes ierisine ilave edilen tam olmayan ek dzlemdir. Kristal iindeki fazla bir yarm dzlemin kenarnakenar dislokasyonu ad verilir Pozitif kenar dislokasyonu sembol ile ifade edilir. Ek yar dzlem kayma dzleminin zerindedir. Negatif kenar dislokasyonu sembol ile ifade edilir ve dislokasyon kayma dzleminin altnda bulunur. (a) kusursuz kristal yap (b) Extra dzlemin oluturduu kenar dislokasyon (c). Kenar dislokasyonu etrafnda evrimi tamamlamak iin gereken Burgers vektor b. Kenar DislokasyonuKenar Dislokasyonu Kenar dislokasyonunda Burgers vektr dislokasyon izgisine dik olarak uzanr. Dier bir deile kayma dorultusu dislokasyon izgisine diktirDislokasyon izgisi Brgers vektrne diktir. Kenar dislokasyonu kayma gerilmesi ynnde hareket eder.a) Kenar dislokasyonu,b) Kayma kuvveti uygulandnda dislokasyon bir Burgers vektor kadar ilerler. c) Hareket devam ettiinde kristal bir basamak olutururd) Kayma hareketi krkayan hareketine benzetilebilir. ekil 4.32: Krkaya dislokasyon olmadan hareket ettirmek ok zordur.Dislokasyon izgisi ,kayma dzlemi iinde kendisine dik dorultuda hareket eder(a) mkemmel kristal(b) kaymann dzleminin oluumu (c) bir atom uzunluunda kayma. Vida DislokasyonuVida dislokasyonu; kristal dzlemlerde vida eklinde kayma hareketi salayan dzlemlerdir.abc1.2.Vida dislokasyonuKristalde spiral veya helisel bir rampa(Vida dii gibi)oluturan bir deformasyon sonucu oluan izgisel kusurdur.stten bakVida dislokasyon izgisiDislokasyon izgisi Brgers vektrne paraleldir! Vida dislokasyonunda Burgers vektr dislokasyon izgisine paralel olarak uzanr. Dier bir deile kayma dorultusu dislokasyon izgisine diktir. Kayma kuvveti uygulandnda vida dislokasyonu kayma gerilmesine dik ynnde hareketeder.Vida DislokasyonuVida dislokasyon izgisi ,kayma dzlemi iinde kendisine dik dorultuda hareket ederKarma dislokasyonKarma dislokasyonunda dislokasyon izgisi eri eklindedir. Karma dislokasyon hem kenar hemde vida dislokasyonu karakteri gsterir. n tarafta bulunan vida dislokasyon yan taraflara doru yava yava kenar dislokasyonu karakteri kazanr. 1.3.Kark dislokasyonBrgers vektrne dik olmayan ve paralel olamayan dislokasyon izgisidir.Brgers vektryle 0 ve 90 dereceden farkl bir a yapar. stten bakKenarVidaKarkDislokasyonlarn nemi Dislokasyonlar Plastik ekil deiimi asndan ok nemlidir. Nasl noktasal kusurlar olmadan yaynm ok zor gerekleiyorsa dislokasyon olmadan plastik ekil deiimi ok zor gerekleir. Dislokasyonlarn oluumu: Katlama srasnda Plastik ekil deiimi srasnda oluur. t = Gt = Kayma gerilmesi = Kayma birim ekil deiimiG = kayma modlKayma gerilmesic o = ENormal gerilme Dayanm (strength) plastik ekil deiimine kar gsterdii diren.o = Normal gerilmec = Birim ekil deiimiE = Elastiklik modl Yaplan teorik almalar, malzemelerin dayanmlarnn Elastik modl deerlerinin 1/10 civarnda olmas gerektiini gstermektedir. Mesela Cu n teorik dayanm 1,000 MPa dr. Fakat deneysel dayanm 1MPa civarnda olmaktadr. Deneysel datalar Teorik datalardan 1,000-10,000 kat daha kktr. Bu durum mevcut dislokasyonlarn varl ile aklanmaktadr. Kayma, dislokasyonlarn varl ile ok kolay bir ekilde gerekleir. En yumuak halde yap 106adet/cm2dislokasyon younuluuna sahiptir.Kristal kafeste plastik(kalc) ekil deiimi iin,kafesin bir blmnn, komu atomlarla balarn koparp, kayma dzlemi boyunca telenmesi(Kayma) gerekir.Kaymaya Dislokasyonun Etkisiekil 4.30: Kaymann btn dzlemde ayn anda gereklemesi. Yksek kayma gerilmesi gerektirir.ekil 4.31: Kaymann dk gerilmeli alternatifi.Ti3Al ierisindeki dislokasyonlarn EM fotoraflar: (a) Dislokasyon pileups (x26,500). (b) Al ierisinde x 100 bytmede kayma izgileri ve tane snrlar. (c) slip bands oluumu.(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning(c)2003 Brooks/Cole,a divisionof Thomson Learning,Inc.Thomson Learningis a trademark used herein under license. Kayma: Dislokasyonun kayma dzlemi boyunca hareket etmesidir. Plastik ekil deitirme: kuvvet veya gerilmelerin etkisinde meydana gelen kalc ekil deiimidir. Elastik ekil deitirme kuvvet veya gerilme uygulandnda meyadana gelen fakat kaldrldnda ortadan kalkan kalc olmayan ekil deiimidir. Dislokasyon younluu Malzemenin birim (cm3) hacminde bulunan toplam dislokasyon uzunluudur.Dislokasyon ile ilgili baz kavramlarKristalin Balang hali Son halikristalin ara hali nasl oluyor ?Kayma gerilmesiKayma dzlemiKayma srasndaKayma ncesi Kayma sonrasKayma srasnda kristalin ara halleri dislokasyon kaymasKayma dzlemiKristal yaplarda kolay plastik ekil deiimi iin dislokasyonlarn varl ok nemlidir.Dislokasyonlarn hareketi ile ayn anda tm balar koparmadan, ok daha kk zorlamalar ile plastik ekil deiimi gerekleir.Bu hareket bir solucann hareketine benzer.Metallerin iinde kusur olarak belirli miktarda dislokasyon bulunur.D kuvvetlerin olutruduu kayma gerilmeleri ile(Yeterli iddette iseler) bu dislokasyonlar ilerlemeye balarlar (Malzemenin akma snrnda) ve plastik ekil deiimi meydana gelir (Malzemenin akma snr geildikten sonra).Bu srada kristaldeki dislokasyonlar da oalr.Dislokasyonlar zellikle metal kafeslerinde kolaylkla ilerler.nk, kafes iindeki tm atomlar elektronlar ortak olarak kullandklar iin, dislokasyon hareketi sonras,kristalin elektrik ykleri bakmndan bir deiime uramas sz konusu deildir.Kayma gerilmelerinin etkisiyle dislokasyon izgisinin kristal iinde ilerlemesi ve plastik(kalc) deformasyonunolumas.Dislokasyonun iinde ilerledii dzleme kayma dzlemi ad verilir.Dislokasyon izgisinin kayma dzlemini her sprnde kristalin st ksm alt ksmna nazaran IbI kadar ilerler.DKKAT:Dislakosyon izgisi her noktada kendi d normali dorultusunda ilerler.Mukavemet arttrma yntemleri.Kristal yapya sahip bir malzemenin akma snrn arttrmak(Yani onun mukavemetini arttrmak ) iin dislokasyonlarn harekete balayabildii kayma gerilmesi deerini ykseltmek gerekir.Bu kristal iinde dislokasyon hareketini zorlatran engeller(kristal kusurlar ) yaratarak gerekletirilir.Dislokasyon hareketini zorlatran engeller:1.1 Tane snrlar1.2.Yabanc atomlar1.3.Dier dislokasyonlar1.1 Tane snrlarMalzemeler genel olarak tekdeil ok kristallidir(ok taneli).Dolaysyla her tane(kristal) baka tanelerle komudur ve aralarnda 3-4 atom geniliinde amorf yapda tane snrlar bulunur.Bu snrlar dislokasyonun tane iinde kaymas srasnda dislokasyonun hareketine engel bir duvar gibi davranr.Malzeme iinde tane snr(duvar) uzunluu arttka(yani tane ap kldke) bu engeller daha kuvvetli olur, yani malzemenin akma mukavemeti daha da artar.Aksi takdirde akma mukavemeti azalr.1.2. Yabanc atomlarKristal iindeki yabanc atomlar, kristal yapnn arplmasna ve dislokasyon hareketinin zorlamasna neden olur.Yer alan yabanc atomuKenar DislokasyonuDislokasyonun hareket etmeye teebbs ettii ynrnek: Dislokasyonun kayma dzlemi zerinde bir yabanc atom mevcut1.3. Dier dislokasyonlarDaha nce kalc ekil deiimine uram ve kafesinde youn bir ekilde dislokasyon bulunan kristallerde dislokasyonlar birbirlerinin hareketini engeller.Dislokasyonlar metal kafeslerinde kolay ilerlerler. nk kafes iindeki tm atomlarelektronlarn ortak olarak kullandklar iin, dislokasyon hareketi sonras kristalinelektrik ykleri bakmndan bir deiime uramaz.Bir malzemenin kalc ekil deitirmesini zorlatrmak yani Akma Mukavemetiniartrmak iin en etkin nlemdislokasyon hareketini zorlatrmaktr.Bu engeller:* Tane snrlar arttka (Yani tane boyutlar kldke);* Kafes iindeki yabanc atomlar (Kristal yapnn arplmas ve kayma sistemlerininbloke olmas);* Daha nce kalc ekil deiimine uram malzemelerde younluu artm olandislokasyonlar birbirlerinin hareketlerini engellerler.Bu engeller nedeniyle dislokasyonlar st ste ylr bu defa malzemenin kalc ekildeitirebilmesi iin bu dislokasyonlar harekete geirebilmek iin gerekengerilmenin (kuvvetin) arttrlmas gerekir nk Malzemenin ekil deiimine kardirenci artmtr. Bu olaya Pekleme denir.Akma Mukavemetini Artrma (ZET)Alamlama; kafesin iine ok sayda Arayer ve Yeralan atomlarnn girmesidemektir. Bu nedenle dislokasyon hareketi zorlar ve malzemenin AkmaDayanm artar.Yksek scaklklarda atom hareketlilii ve yaynma artacandan, kalc ekildeitirme sonras bozulan ve ok sayda kusur ieren kristallerde atomlaryeniden dzenlenir (Yeniden Kristalleme) ve dislokasyon younluudeceinden peklemenin etkisi ortadan kalkar.Seramiklerde, kristal yapnn karmaklamas nedeniyle seramiklerdedislokasyon hareketleri grlmez ve bu malzemelerde kalc ekil deitirmekmmkn deildir.Buna neden hem kafes yaplarnn karmak oluu, hem de dzlemlerintelenmesi ile rnein iyonik kristallerde elektrik yklerinin dalmndadengesizliklerin ortaya kmasdr.Kristal yapya sahip malzemelerde , malzemelerin mekanik(Yk altndaki)davranlarn aklamada dislokasyon teorisinden yararlanlr:1.Souk ekil vermede peklemeMalzemedeplastik ekil deitirme miktar arttka dislokasyon miktar da (Dislokasyon younluu) artar. Dislokasyon younluu arttnda dislokasyonlar birbirlerinin hareketini engeller veplastik ekil deitirmeyi (Kaymay) sdrmek iin gerekli gerilme deeri buna bal olarak artar. Yani malzemenin plastik ekil deiimine direnci plastik ekil deitirdike artar. Buna pekleme ad verilir.Dislokasyonun kayma gerilmesinin etkisi altnda oalmas2.Alamlama yoluyla mukavemet artAlamlama ile kristal iine ok sayda yer alan veya arayer yabanc atomu girer.Bunlar kafeste arplmalara neden olarak dislokasyonlarn hareketlerini zorlatrr ve akma mukavemetini arttrrlar.3.Yksek scaklklarda pekleme olmamasYksek scaklklarda ekil deitirme halinde malzemede pekleme meydana gelmez.Yani malzeme, sz konusu scaklktaki akma gerilmesi deerinde ekil deitirir ve gerekli kayma gerilmesi artmadan ,yani dislokasyonlar yeni bir engelle karlamadan ilerlerler.Yksek scaklklarda , plastik ekil verme nedeniyle bozulan kafes yaps yksek scaklk nedeniyle mevcut olan hzl atom yaynmas ile yeniden dzenlenir.Buna kafesin yeniden kristallemesi ad verilir.Yeniden kristalleme sonucunda, ekil deitirme srasnda artan dislokasyon younluu hzla azalr.Bu nedenle pekleme oluma imkan ortadan kalkar.4.Kristal yap karmaklatka ekil vermenin glemesiSeramikler de kristal yapya sahip olmalarna ramen bunlarda dislokasyon hareketi grlmez ve bu malzemelere kalc (plastik)ekil vermek imkanszdr. Buna neden hem kafes yaplarnn karmak oluu, hem de dzlemlerin telenmesi ile, rnein iyonik kristallerde elektrik yklerinin dalmnda dengesizliklerin ortaya kmasdr.Kayma sistemleriKristal kafesi iinde baz dzlemler ve o dzlemiindeki baz dorultularda kaymaya kar direndierlerine nazaran daha dktr.Dolaysyla kayma bu dzlem ve dorultularda olur.Bunlara kayma dzlemleri ve kayma dorultular ad verilir.Bir kayma dzlemi ve bu dzlemin iindeki bir kayma dorultusundan olumu sisteme kayma sistemi ad verilir.Kayma dzlemleri atom younluunun en fazla olduu dzlemlerdir.Kayma dorultular da atom younluunun en fazla olduu dorultulardr.nk bu ekilde atomlarn kayma iin gerekli yer deiimleri azalacandan, kaymaya kar diren azalr ve hareket daha kk gerilmelerde oluur.Bir kristalde kayma sistemi says ne kadar ok ise kristalde kayma o kadar kolay olur.Kolay kaymaZor kaymaDzlemsel ve dorusal atom younluu yksekDzlemsel ve dorusal atom younluu dkKayma niin dzlemsel ve dorusal atom younluunun en fazla olduu yerlerde olur ?Kayma mesafesi fazlaKayma mesafesi azKayma dzlemi(dk atom younluklu)Kayma mesafesiKayma dzlemi(Atom younluu yksek)Kayma mesafesiKAYMA ZOR !KAYMA KOLAY ! Kayma belirli dzlemve dorultularda ok daha kolaydr.Kayma sistemleriKayma sistemleri Kayma: yksek atomsal younlua sahip dzlemlerve bu dzlemlerde en byk atomsal younlua sahipdorultularda dierlerine gre ok daha kolaydr. Kayma sistemi Her bir kristalde ayr ayrtanmlanan en youn dzlem ve dorultukombinasyonlar tarafndan oluturulur. En kolay kaymann olduu dorultuda; burgersvektr en kktr, dolaysyla kayma mesafesi enkktr.-- ----SDHYMKHMKKristal Kafes Sistemlerinde En Youn Atom Dzlem ve DorultularKayma sistemi HMK en youn dzlem {110} ailesi, ve bu ailede en youn dorultu ailesidir.Ailede 3 dzlem ve her dzlemde 2 dorultu mevcuttur: Kayma sistemi 6 x 2 = 12 dr. YMK: en youn dzlem {111} ailesi, ve bu ailede en youn dorultu ailesidir.Ailede 4 dzlem ve her dzlemde 4 dorultu mevcuttur: Kayma sistemi 4 x 3 = 12 dir. SDH: en youn dzlem {0001} ailesi ve bir tanedir. Bu ailede en youn dorultu 3 tanedir.Kayma sistemi 1 x 3 = 3 dr.Kayma gerilmelerinin etkisiyle dislokasyonizgisinin kristal iinde ilerlemesi ve plastik(kalc) deformasyonunolumas.Dislokasyonun iinde ilerledii dzleme kayma dzlemi ad verilir.Dislokasyon izgisnin kayma dzlemini her sprnde kristalin st ksm alt ksmna nazaran IbI kadar ilerler.DKKAT:Dislakosyon izgisi her noktada kendi d normali dorultusunda ilerler.Tek kristallerde kayma ve SchmidKuralTek kristal bir ubuk belli bir ynden ekme gerilmesi ile ekilirse, etki eden kuvvete dik yndeki alanda normal gerilme ve kayma gerilmesi:0 ==tooAFFFAo| cosorAA =| o t cos cos = Schmid kural kayma gerilmesi ile uygulanan gerilme ve kayma yzeyi ve kayma dorultusu arasndaki ilikiyi tanmlar.t = Fr/A = F Cos / (A0/Cosu)oKayma DorultusuDislokasyon hareketi yani kayma iinkayma gerilmesi gereklidir.Kristale etki eden kuvvetin kayma dzlemi iindeki ve kayma dorultusundaki bileenine,kayma gerilmesi bileeni ad verilir. Bu gerilme deeri kristale zg kritik bir deere ulatnda kristalde dislokasyon hareketi yani kayma veya baka bir deyile plastik ekil deiimibalar.Kayma gerilmesi Bileeni ,Kayma dzleminin normaliSchmids Tek kristale uygulandnda: En byk kayma gerilmesi iin: = | = 45oolmaldr. Dier dzlemlerde daha dk gerilmeler elde edilir. Tek kristalde atom dzlemleri farkl alar yapabilir. En dk gerilmede kayma olabilmesi iin atom dzlemleri ile max kayma gerilmesi olan ann akmas gerekir. akmamas, dayanm yne bal olarak deitirir. Anizotropi kavram: Malzemelerin farkl ynlerde farkl zellikler gstermesi. TEK KRSTAL| o t cos cos = Dislokasyon hareketleri iin kayma gerilmesinin etkimesi gereklidir. Kritik kayma gerilmesi Bir dislokasyonun hareket etmeye balayarak kaymaya sebep olmas iin gereken minimum kayma gerilmesidir. Etki eden normal gerilme, herhangi bir dzlem ve dorultuda oluturaca kayma gerilmesi:| o t cos cos =Dolays ile ilgili dzlemde kayma olabilmesi iin bu gerilmenin kritik kayma gerilmesinden daha byk olmas gerekircrt | o t > = cos cosYzeysel KusurlarDzlemsel Kusurlar 2 Boyutlu Her bir kristal tane, belirli snrlarla evrelenmi olarak bulunurlar Bu snrlar atomsal diziliin bozulduklar yerlerdir. Bu tr kusurlar yzeysel kusurlar olarak adlandrlr. kiye ayrlabilir. kiz snrlar Malzeme yzeyleri Tane snrlar Byk al tane snrlar Kk al tane snrlarkiz snrlar ki kristal blgeyi simetrik olarak birbirinden ayran snrdr. kiz oluumu kaymadan ok yap ierisinde burkulmadan dolay oluur. Bu kusur ok yaygn olmamasna ramen sebepleri ekil deitirme (burkularak-mekanik zorlama) - HMK ve SDH yaplarda. Kayma ile plastik dnin zor olduu koullarda rnein darbeli yklemelerde. Tavlama (sl ilemle) - YMK yaplarda olabilir.kiz snrlar dislokasyon kaymasn gletirir ve metallerin akma dayanmn arttrr.ekil 4.15: 2 kristal blgeyi birbirinden ayran ikiz snr(a) Mkemmel kristal. (b) ikizlemeden dolay atomlardaki telemePrinte ikizleme snrlarkiz snrlarKafeste atom dzlemleri bir dzleme gre(kiz snr) simetrik olarak(Aynadaki aksi gibi) dzenlenebilir.kiz snrkiz oluumukizAynaDzlemleriKayma bantlar zmparalama ile yok edilebilir.kiz bantlar yok edilemez!3.Tane snrlarMhendislik malzemelerinin yaplar tek bir kristalden olumaz.Bu malzemelerde yaplar ayn olduu halde,uzaydaki konumlar birbirinden farkl olan(yani verilmi bir kristal dorultusu farkl farkl ynlere ynlenmi kristal paracklar) kristal paracklar bulunur.Bu nedenle tek kristalde zellikler yne bal olmasna karn(anizotrop), ok taneli (polikristal) malzemeler, tanelerin ok sayda ve konumlarnn rastgele olmas nedeniyle izotrop olarak kabul edilebilirler.Tane snr taneleri birbirinden ayran ve kalnl 3-4 atom kalnlnda ve amorf bir yapya sahip olan yzeylerdir.Tane snrlarnn atomsal mertebedeki yaps byk al ve kk al tane snrlar olmak zere iki farkl halde incelenir.Demirde tane snrlar3.1.Byk al tane snrlarSnr boyunca atomlar her iki kristale de uyum salayamadndan rastgele dizilmilerdir.Yap dar bir alanda bu yzden amorftur.Byk al (komu tanelerin kristal dorultular arasndaki a) tane snrlarnnatomsal mertebedeki yaps..Sa taraftaki kafese ait 5 atomdan biri sol taraftaki kafesle uyum iindedir(1/5 uyum).Tane snrlar Tane snrlar: birbirine komu olarak, tek kristal eklinde bulunan iki tanenin arasndaki yzeydir. ki grupta incelenmektedir Katlama srasnda iki farkl blgede bym kristaller arasnda kalan snr yzeyidir. Mhendislik malzemeler, elektronik sanayii hari genelde ok tanelidir-polikristal. Tek kristalde zellikler yne bal olmasna (anizotropi)karn ok taneli malzemeler tanelerinin ok sayda vekonumlarnn rasgele olmas nedeniyle izotrop olarakkabul edilir.Tane boyutu kltlerek tane says ve bylece de tane snrlar miktar arttrlabilir. Tane snrlar, dislokasyonun hareketini engellemektedirler. Bu nedenle plastik ekil deiimi iin daha fazla gerilme gerekir bylece malzemenin dayanm artm olur. Kk taneli malzemeler byk tanelilere gre daha dayanmldr.) ( .2 / 1d f Dayanm|.|

\|d1oD ko y/ + =o oHall-patch denklemi tane boyutu ile metalin akma dayanm arasndaki ilikiyi ifade etmektedir.Hall-patch denklemiOda scaklndaki tane boyutunun eliin akma dayanm zerine etkisi.Burada a malzemenin kalc ekil deitirdii akma dayanm veya gerilimidir, d tanelerin ortalama ap, o0ve K metal iin sabitlerdir. Genelde Isl aktivasyon(poliganizasyon) ile gerekleir. Dislokasyonlarn meydana getirdii iki komu dizi arasndaki a 10oden kktr. Baz kaynaklarda alt tane(sub grain) olarakda anlr. Kenar dislokasyonlar tarafndan oluturulan kk al tane snrlar eik snrlar, vida dislokasyonunun neden olduu snrlar ise burkulma snrlar olarak adlandrlr.3.2.Kk al tane snr(Tilt snrlar)Komu kafeslerin dorultular arasnda ok kk bir ynlenme fark olduunda oluan tane snrdr.st ste sralanm kenar dislokasyonlar ile modellenir. as kk olduundan rad. cinsinden deeri alnr. D dislokasyonlar aras mesafedir.2.Malzeme yzeyleriMalzeme yzeyleri de bir dzlemsel kusurdur.Yzeydeki atomlarn balar komu atomlarla birlemedii iin yzey atomlarnn enerjileri yksektir.Birim yzey alan bana bu enerjiye yzey enerjisi ad verilir.TANE BOYUTUASTM(American Society for Testing and Materials)tane bykl numaras, GN = 2G-1N: 100 bytmeli yapda1 inch2alanda gzlenen tane says.Alan snrn kesen taneler yarm tane olarak saylr.rnek: 21+22/2 = 32 taneDaire ap= 2,25 inN= 32/.(2,25/2)2= 8,04 tane/in2N = 2G-1G = lnN/ln2 + 1 = 4,01Tane byklnumaras G = 4,01G, 1 ila 10 arasnda deiir.G=1 ise ok byk taneliG= 10 ise ok kk taneli(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson LearningFigure 4.17The effect of grain size on the yield strength of steel at room temperature. rnek: Bir metalin ASTM tane bykl, metalin 100x bytmeli bir mikro fotorafndan belirlenmitir. Bir in kareye 9 tane dtne gre bu metalin ASTM tane bykl says nedir? zm: DKKAT Soruda nkare deniyor ise forml: N = 2n-1olacaktr Burada, N= 100x bytmede santimetre kareye den tane says n = ASTM iane bykl saysdr. Buna gre, 9 tane/1 in2= 2n-1 log9 = (n-1)(log 2) 0,954 = (n-1)(0,301) n = 4,17 Eer n kare yerine metre kare kullanlyorsa bu defa forml: N = 2 n+3 rnek: Bir metalin 100 kez byltlm fotorafnda, her metre karede 256 tane sayld kabul edilsin. Bu durumda ASTM tane boyutu numarasn belirleyiniz. Cevap : N = 256 = 2 n+3Log 256 = (n + 3 ) log22.408= (n + 3) (0.301}n=5 rnek: 250 kez bytlerek ekilmi bir fotorafta her metre karede 256 tane sayld kabul edilsin. Bu durumda ASTM tane boyu numaras nedir? Cevap: 250 kez bytmede, her metre karede 256 tane saylrsa; N = (250/100)2(256) = 1600 = 2n+3 Log 1600 = (n + 3) log2 3.2 = (n+3) (0.301) n= 3.64 bulunur.3. Kristal olmayan yaplarda kusurlarAtomlarn rastgele istiflendii yaplar amorf olarak adlandrlr. Amorf yaplarda bile ksa mesafe dzeni (Yani birka atom veya bir molekl mertebesinde) mevcut olabilirUzun mesafe dzeni(Kristal yap)Amorf yapdaki ksa mesafe dzeniCamdaki Na yabanc atomlar(Noktasal kusurlar).Na atomlar adaki Oksijen balarn kopararak camn erime ve yumuama scakln drr ve cam kolay ilenebilir hale getirir.Mikroskoplar, Optik mikroskoplar Elektron Mikroskoplar Transmisyon Elektron Mikroskopu Tarayc Elektron MikroskopuMKROSKOPNumunenin srasyla100 200 400 600 numaral zmpara kadyla ve sonra da Al2O3gibi sert paracklarla uhada parlatlp uygun ayralarla dalanp mikroskop altnda incelenmesine mikroskopi ad verilir.-Farkl fazlar veya ayn fazn eitli dorultudaki taneleriayratan farkl ekilde etkilenerek deiik ekillerdeyanstr, bylece birbirlerinden ayrt edilebilir duruma gelirler.Parlatlm numuneyzeyine ayra uygulanm% 0,45C lu Normalize eliinmikro yaps(Beyaz alanlar Ferrit siyah alanlar Perlit)PERLTK ELN ETL ISIL LEMLERDEK MKRO YAPILARIPPerlit BeynitBeynitMartenzitIIK MKROSKOBU X 2000 bytme elde etmek mmkndr, znrlk 0.5m kadar olur. Mikrometre boyutunda taneler, yzey topografyas, fazlar vs tespit edilebilir. .METAL MKROSKOBUGz merceiNumune(Objektiv)merceiNumune tablasIIK (METAL) MKROSKOBUNASIL ALIIR ?-Numune zerine drlen n yansmas esasna dayanr. Daha sonra bunlar mercek sisteminde toplanr ve bu sayede bytlm bir grnt elde edilir.-Numunenin farkl blgeleri farkl miktarda k yanstarak grnt kontrastn salar.-Ik mikroskobunun gzlem derinlii ok kk olduundan numunenin gzlenecek yzeyi giderek artan incelikte parlatlr(yani yzeyin her noktas arasndaki derinlik fark minimuma indirilir.)-Daha sonra yzey uygun bir ayrala dalanr.Dalamayzeydeki farkl fazlarn ve tane snrlarnn farkl derecedeyenmesine neden olur.Yzeye gnderilen nlar her blgeden farkl iddette geri yansr.Bylece blgeler arasnda farkl grnm elde edilir.Figure 4.18 Microstructure of palladium (x 100). (From ASM Handbook, Vol. 9, Metallography and Microstructure (1985), ASM International, Materials Park, OH 44073.)nsan gznn 25 cm lik normal gzlem mesafesinden , bir numunezerinde iki nokta veya iki izgi arasnda alglayabilecei minimum uzaklk0,1 mm dir.Buna seme(Ayrma) gc ad verilir.Bundan daha kk detaylar gz tarafndan ancak numune bytlrse fark edilebilir. Bu bytme, el mercei, k mikroskobu veya elektron mikroskobu gibi optik cihazlarla gerekletirilir.Ik mikroskobunun seme(Ayrma) gc (R):R = /2NA(nm)(nm):Kullanlan n dalga boyu NA :Mercein nmerik aklNA = n.sinn : Numune ile mercek arasnda n getii ortamn krlma indisiortam Hava Su Yan 1 1,33 1,4Ik Yeil Mavi Mor tesi(nm) 546 436 365 :Objeden gelen nn mercein optik ekseni ile yapt a 900 den byk olamayacandan bir mercein NAs ortamnkrlma indisinden byk olamaz.Bu halde k mikroskobununmaksimum seme gcR = /2nBeyaz n dalga boyu ~ 546 nm olduundan Havadaki seme gcR = 273 nm = 0,000273 mmYadaki seme gcR = 190 nm= 0,000190 mmBir mercein faydal bytmesi = 1000.NA ~ 1000.nDKKAT: In dalga boyu kldke seme gc artar(yani Razalr)rnek mor tesi k kayna kullanldnda ya ortamnda R = 130 nm olur.Seme gcnn daha da arttrlmas gerekiyorsa elektron mikroskobu kullanmak gerekir.Elektron mikroskobunun seme(Ayrma) gcElektronlar VVoltluk bir potansiyel fark boyuncahzlandrldklarnda dalga boylar aadaki ifade ileverilir: = 1,23/V(nm)Bu nedenle 50000 V luk bir elektronun dalga boyu = 0,0055nm dir.Buna karlk elektromanyetik merceklerin NAsolduka dardr ( ~ 10).Buna ramen seme gc:R = /2NA = 0,27 nmdir.Ik mikroskobunun gzlem derinliiSeme gcnn zayflna ek olarak k mikroskobunungzlem derinlii de ok ktdr.Gzlem derinlii ,ayn anda birbirinden farkl seviyedeki ok sayda noktay net bir ekilde grme olanadr.Ik mikroskobundagzlem derinlii ok snrldr. Bytme oranve NA arttka gzlem derinlii azalr.rnein, 10X bytmede 2 mm olan gzlem derinlii, 1000X bytmede 1 mikrona kadar der.Bu nedenle kaba yzeylerde(rnein krlma yzeyi) netlik salanamaz.Ik mikroskobu bu nedenle parlatlm yzeylerde iki boyutlu grnt almaya uygundur.Elektron mikroskobunungzlem derinlii80000 V da alan bir elektron mikroskobunun gzlemderinlii 1000 mikron (1 mm) civarndadr.Bu nedenle krk yzeylerinin incelenmesine uygundur.ELEKTRON MKROSKOPLARIBu mikroskoplar, elektronlarn parack ve dalgaetkileiminden yararlanr. Hzlandrlmelektronlar ok ksa dalga boyuna sahip olup ksadalga boylar ile daha fazla bytme oranlar vedaha iyi ayrma gc elde edilir.Ayrma gc (standart elektron mikroskobunda)birka nanometre seviyesindedir. Elektronmikroskobunda nn getii blge yksek vakumaltndadr..ELEKTRON MKROSKOBLARITARAYICI (Scanning)GERMEL (Transmission) Taramal elektron mikroskop Numune yzeyine elektron demeti drlr ve bu demet yzeyi srekli tarar. Numunenin inceltilmesine gerek yoktur. Yzeyden yansyan elektron nlar cihaz tarafndan toplanr ve ilenir. Grntye dntrlerek ekrana verilir. Bu sayede x100.000 e kadar bytmeler mmkndr. Baz modelleri kimyasal analiz yapabilir (elektron n ile uyarlan atomlarn yayd dalga boyu karakteristiktir. Salan dalga boylar belirlenerek elementler bulunabilir).Tarayc EM , k mikroskobunda kullanlan k dalgalar yerine ,elektron demeti(dalgalar) kullanarak bytlm grnt yaratr. Tarayc EM k mikroskobunda mmkn olandan ok dahabyk oranda bytlm boyutlu grnt gsterir .Ik mikroskobunda grnt iki boyutludur.-Numune elektrii ileten bir malzemeden olmaldr.-Numune hava szdrmaz bir kaps olan vakum odasna yerletirilir.-Vakum* odasndaki hava pompalanarak boaltldktan sonra, elektron tabancas yksek enerjili elektronlardan olumu bir elektron demeti gnderir.*Vakum sayesinde elektron demetine havadaki molekllerin arparak demeti saptrmas engellenir.Bu demet, elektronlar numune zerinde ok kk bir noktaya odaklayacakbiimde tasarlanm bir seri manyetik mercekten geerek aa doru hareket eder.Mikroskobun alt ksmna yakn yerde bulunana bir tarama sarg grubu odaklanm demeti numune zerinde izgi-izgi ileri geri hareket ettirir.-Elektron demeti numune zerindeki her noktaya arptnda yzeyden uyarlm(sekonder) elektronlar frlatlr.Bir detektr bu elektronlar sayar ve bir ykselticiye sinyaller gnderir.-Numune zerinden yaylan bu uyarlm(sekonder) elektronlar vastasyla nihai grnt elde edilir.-Grnt bir monitr vastasyla gzlenirTARAYICI ELEKTRON MKROSKOPU(TEM)Vakum odasmonitrNumune odasTARAYICI ELEKTRON MKROSKOPU (TEM)Elektron tabancasVakum odasmonitrUyarlm elektronlarHedef (numune)Elektron demetiObjektif merceiTarama sargsYounlatrma mercekleriDetektr veykselticibytlmgrntTARAYICI ELEKTRON MKROSKOBUNDAKIRILMA YZEY GRNTSTARAYICI ELEKTRON MKROSKOBUNDADENDRTK KATILAMATarayc elektron mikroskobu :Kr dkme demirde lamel grafitlerTarayc elektron mikroskobu:Noduler grafitli(Temper) dkme demirekil 4.31: Apollo 11 in getirdii aya ait toprak.ekil 4.32: Paslanmaz elik krk yzeyi (304 tip X180).ekil 4.33: Pb-Sn lehimi: (a) normal fotograf, (b) Pb elemental dalm (ak renk) haritas (c) Sn elemental dalm (ak renk) haritasGERML (TRANSMSYON)ELEKTRON MKROSKOBUTransmisyon(Geirimli) elektron mikroskopu: Elektron demetinin gemesini (transmisyon) mmkn klacak incelikte numuneler kullanlr (10-20 nm- 100 atom kalnl). Numuneden geen elektronlar, florasan bir ekrana drlr ve bu sayede grnt alnm olur. Bu sayede x100.000 den daha byk bytmeler mmkn hale gelir. Dislokasyonlar grebilir. (Taneleri kolaylkla grr)Geirimli elektron mikroskobu slayt projektr gibi alr.Projektr slaytn iinden bir k demeti geirir.Ik slayttangeerken slaytn yapsndan ve zerindeki ekillerden etkilenir.Bu etkilerin sonucu olarak,k demetinin belirli birksm, slaytn belirli baz ksmlarndan geebilir. Slayttan gemiolan bu k gzlem ekranna yanstlarak ekran zerinde slaytnbytlm grnts oluturulur.Geirimli elektron mikroskobunda k yerine elektron demeti kullanlr(ekil). Demetin slayt gibi hazrlanm(replika)(ekil)numuneden geirilebilen ksm kullancnn grebilecei fosforlu bir ekrana drlr.Grntnn koyu alanlar,numunenin az sayda elektron geiren blgelerine aittir(daha kaln veya daha youn).Grntnn ak renkli alanlar numunenin ok sayda elektron geiren blgelerine aittir (ince veya daha az youn).Bu mikroskop byk paralar kesmeden krlma yzeylerini(replikalar alnarak) incelemek iin ok uygundur.GERML (Transmission) ELEKTRON MKROSKOBUElektron tabancasNUMUNE (replika)Ekran(fosforlu)Projektr merceiBirinci younlatrma merceikinci younlatrma merceiYounlatrma deliiObjektif merceiSeili alan deliiObjektif deliiBirinci ara mercekkinci ara mercekGERML ELEKTRON MKROSKOPUGRNTElektrondemeti{Grntoluturulur{GrntbytrYzeyi incelenecekolan numunePlastik replikaBuharlatrlmKarbon tabakasGlgelendirmekromu veya altnPlastik replikaKromla glgelendirilmiKarbon replikaNumune olarak kullanlrREPLKA TEKNekil 4.29: Geirimli (transmission) EM resimleri (a) dislokasyon etrafnda gerilme alan, (b) dislokasyon orman (forest), (c) tane snrlar ve D-dislokasyon.