Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI Aytekin Hitit.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI Aytekin Hitit."— Sunum transkripti:

1 KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI Aytekin Hitit

2 DAYANIMIN ARTIRILMASI  Kristal malzemelerin dayanımların artırılması için dislokasyon hareketinin (kaymasının) engellenmesi gerekir.  Bu amaçla çeşitli engellerden yararlanılır.  Kullanılan bu engeller: diğer dislokasyonlar tane sınırları empürite atomları ikincil faz taneleri  çökelek halinde  dışarıdan eklenen  Çoğu yüksek dayanımlı alaşım bu dayanımı artırma mekanizmalarının birden fazlasının katkısıyla sertleştirilir.

3 ENGELLER  Engelleri tanımlayan birincil etken kayma düzleminde aralarındaki ortalama mesafedir(L’).  Dışarıdan bir kuvvet uygulanması ile, dislokasyon kayma düzlemi üzerinde ve kayma doğrultusunda kaymak ister ve engelle karşılaşınca hareket engeller tarafından durdurulur.  Dışarıdan uygulanan kuvvet artırıldıkça dislokasyonlar engeller tarafından yay şeklinde kritik açı  c değerine ulaşılana kadar gerilir.   c değerine ulaşılınca dislokasyon engellerden kurtulur ve kayma düzlemindeki hareketine devam eder.  Dislokasyon yeniden bir engelle karşılaşana kadar kaymaya devam eder ve engelle karşılaşınca yukarıda bahsedilen proses tekrar oluşur. Dislokasyon hareket yönü L’L’ P Q Engel cc

4 ENGELLER  Engellerin kuvveti dislokasyonların kayma hareketini ve böylecede akma dayanımını belirler.  Kuvvetli engeller dislokasyonların hareketini oldukça zorlaştırır ve bu engeller için  c açısı sıfıra yaklaşır. L Kuvvetli engeller L’L’ Zayıf engeller L ’ : efektif mesafe kuvvetli engeller için; ve

5 ENGELLER  Şekilde kuvvetli ve zayıf engeller için verilen bağıntılar ile bilgisayar simülasyonu ile elde edilen sonuçlar gösterilmektedir.  Kuvvetli engeller için elde edilen bağıntı simülasyon sonuçlarından biraz farklı görülmektedir.

6 ÇALIŞMA SERTLEŞMESİ  Plastik deformasyon nedeniyle dislokasyon konsantrasyonunda meydana gelen artış work hardening e sebep olur.  Bunun sebebi dislokasyonların, dislokasyonların hareketlerine engel olmasıdır.  Dislokasyonlar arasındaki etkileşime bağlı olarak; diğer dislokasyonlar zayıf veya kuvvetli engel olabilir. Akma dayanımı (kayma) Çok düşük dislokasyon yoğunluğundaki akma dayanımı malzeme sabiti (HMK için 0.4, YMK için 0.2) Dislokasyon yoğunluğu

7 ÇALIŞMA SERTLEŞMESİ  Yandaki şekilde, bakır kristalinde, kritik kayma gerilmesinin dislokasyon yoğunluğuna bağlı olarak değişimi görülmektedir.

8 TANE SINIRI ETKİSİ  Tane sınırları da dislokasyon hareketlerini kısıtlayan engellerdendir.  Tane sınırları, dislokasyonlardan veya empüritelerden daha kuvvetli engellerdir.  Dislokasyonun kayma düzlemi üzerinde bulunan bir engelle kıyaslandığında, tane sınırı (yüzey !) daha kuvvetli bir engelidir.  Kristallografik olarak düşünüldüğünde; bir tane (kristal) içinde ilerleyen bir dislokasyon tane sınırına ulaştığında başka oryantasyona sahip tanelerle (kristallerle) karşılaşacağından daha fazla ilerleyemez.  Böylece dislokasyon hareketi engellenmiş olur.  Tane boyutunun küçük olması hem dayanımı hem de tokluğu aynı artıran bir etkendir.

9 TANE SINIRI ETKİSİ  Akma dayanımının tane boyutuna bağlı olarak değişimi: Hall-Petch Eşitliği Akma dayanımı Malzeme sabitleri Tane boyutu MalzemeKristal yapı kaka Düşük karbonlu çelik HMK0.307 MolibdenHMK1.768 ÇinkoHSP0.220 MagnezyumHSP0.279 TitanyumHSP0.403 BakırYMK0.112 AlüminyumYMK0.068

10 TANE SINIRI ETKİSİ  Hall-Petch eşitliğine göre akma dayanımını artırmak için tane boyutunun küçültülmesi gerekir.  Örneğin metalik malzemelerde, çok küçük boyuta sahip ve metalin içinde çözünmeyen ve tane büyümesini engelleyen ikincil fazlar kullanılmaktadır.  Tane boyutunun etkisinden ciddi anlamda yararlanmak için tane boyutunun 5 mikron dan küçük olması gerekmektedir.

11 TANE SINIRI ETKİSİ  Karbon çeliğinde Hall-Petch ilişkisi

12 SORU-1  Bir karbon çeliği ve alüminyum alaşımından aşağıdaki veriler elde edilmiştir. Karbon ÇeliğiAlüminyum Alaşımı d(m) y (MPa)d(m) y (MPa)  Karbon çeliğinin ve alüminyum alaşımının akma dayanımlarının Hall-Petch ilişkisini sağlayıp sağlamadığını tespit ediniz.  Küçük miktarlarda vanadyum veya niobiyum eklenmesi sonucu bazı düşük alaşımlı çeliklerin tane boyutu 2 değerine kadar düşürülebilir. Benzer şekilde ileri alüminyum alaşımlarında tane boyutu bazı özel taneler kullanılarak 2 değerine kadar düşürülebilir.  Buna göre bu örnekteki çeliğin ve alüminyum alaşımlarının tane boyutları 2 değerine kadar düşürülürse her birinin akma dayanımı ne olur hesaplayınız.

13 Alüminyum alaşımıKarbon Çeliği ÇÖZÜM-1 Akma dayanımını 1/d 1/2 fonksiyonu olarak çizersek:

14 ÇÖZÜM-1 devam… Karbon ÇeliğiAlüminyum alaşımı

15

16 10.HAFTA

17 KATI ÇÖZELTİ SERTLEŞMESİ  Bünyede bulunan empürite atomları da dayanımı artırıcı rol oynar.  Kayma düzlemi üzerinde ilerlemekte olan bir dislokasyon bir empürite atomu ile karşılaştığında dislokasyon hareketi zorlaşır ve bu yüzden de malzemenin dayanımı artar.

18 KATI ÇÖZELTİ SERTLEŞMESİ Büyük yer alan empüritesi Küçük yer alan empüritesi

19 Çelik Bakır KATI ÇÖZELTİ SERTLEŞMESİ

20 ÇÖKELME SERTLEŞMESİ  Mikroyapıda çökelen ikincil faz taneleri dayanımı artırmak için kullanılan yöntemlerden birisidir.  Bu taneler dislokasyonların ilerlemesini zorlaştırmakta ve böylece de dayanımın artmasını sağlamaktadır.  Çökelme sertleşmesinde şu faktörler önemlidir: Tane boyutu ve hacim oranı Tanenin şekli Tane ve matris arasındaki sınırın türü Tanenin mekanik dayanımı (elastik modülü,akma dayanımı)

21 çökelek r b b b DEFORME EDİLEBİLİR ÇÖKELEKLER  Kenar dislokasyonunun bir taneyi deforme etmesi

22

23

24 DEFORME EDİLEBİLEN TANELER  Taneleri kesmek için gerekli kayma gerilmesinin tane boyutuna göre degişimi yandaki şekilde verilmiştir.  Tane boyutu arttıkça tanenin deforme edilmesi zorlaşacaktır (arayüzey alanı artıyor) ve bu yüzden de taneleri deforme etmek için gerekli kayma gerilmesi daha büyük olacaktır.  Belli bir tane boyutundan sonra sonra; taneler arası mesafe artacağından toplam gerekli kayma gerilmesi tane boyutuna bağlı olarak azalacaktır.  Aynı tane boyutunda, tanelerin hacim oranı artırılırsa gerekli toplam kayma gerilmesi de artacaktır.  Aynı tane boyutunda, tanelerin deformasyon direnci artırılırsa gerekli toplam kayma gerilmesi de artacaktır. cc Tane dayanımı veya hacim oranı artıyor r

25 DEFORME OLMAYAN TANELER  Dislokasyonların taneler arasında bükülmesi aşağıda gösterildiği şekilde olur.

26 DEFORME OLMAYAN TANELER  Deforme edilebilen tanelerdeki dislokasyonları engelleme (bükme) dirençlerinin tane boyutuna göre değişimi yanda verilmiştir.  Hacim oranı sabit kalmak koşuluyla tane boyutu artarsa taneler arası mesafe artacağından; dislokasyonların bu tanelerle karşılaşma oranı azalacak bu yüzden de gerekli toplam kayma gerilmesi de azalacaktır.  Aynı tane boyutunda, tanelerin hacim oranı artırılırsa taneler arası mesafe azalacağından; dislokasyonların bu tanelerle karşılaşma oranı artacak bu yüzden de gerekli toplam kayma gerilmesi de artacaktır. BB r f1f1 f 2 >f 1

27 DEFORME OLAN-OLMAYAN GEÇİŞİ  Deformasyon mekanizmaları arasındaki geçiş yandan verilmiştir.  Kritik tane büyüklüğünden küçük tane boyutlarında taneler deforme edilebilir tanelerdir.  Kritik tane büyüklüğünden büyük tane boyutlarında taneler by-pass edilebilir tanelerdir ve dayanım bu şekilde artırılır. rcrc  r BB KK

28 DEFORME TANELER-DEFORME OLMAYAN TANELER  Şekilde saf bakırın, bakır-berilyum sisteminin(deforme edilebilen taneler) ve Cu-BeO sisteminin (deforme edilebilen taneler) gerilme- gerinim eğrileri verilmiştir. Courtney Sayfa 213, Şekil 5.29


"KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI Aytekin Hitit." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları