7-deformasyon

8/17/2019 7-deformasyon

1/15

Malzemelerin Deformasyonu


2/15

Malzeme Bilimi Slaytları 2/40

Malzemelerin deformasyonu

Kristal, etkiyen kuvvete deformasyon ile cevap verir. Bir malzemeye yük uygulandığında malzeme üzerinde çeşitli yönlerde ve çeşitli şekillerde yükler oluşur . Malzeme bu yükler tesirialtında ancak hasara (yani deformasyona) uğratılır . bu yüklerin bazıları aşağıda örnekleri ilemalzeme üzerinde gösterilmiştir ;

Yüksüz Çekme Basma Burma

Yırtılma Kayma

Kesme

Yırtılan kenar

Deformasyon mekanizmaları


3/15


Çekme ve Basma’da Kayma Mekanizmaları

Basma yükünde (eksenel olmayan yük) Çekme yükünde (eksenel olmayan yük)

Basma yükünde (eksenel yük) Çekme yükünde (eksenel yük)


4/15


Malzemeler uygulanan kuvvetin büyüklüğüne göre elastik, plastik ve anelastik olmak üzere üç çeşit deformasyona maruz kalırlar .

Elastik deformasyon

F

F

F

FGerilmesiz durum Çekme gerilmesi

uygulandığında Basma gerilmesiuygulandığında

Gerilmekaldırıldıktan sonra

Elastik şekil değişimi, kuvvet uygulanan malzemeye ait atomların komşularından ayrılmadan aralarındaki uzaklığın değişmesi anlamına gelir. Uygulanan kuvvet ortadan kalkınca, cisimeski boyuna geri dönüyorsa bu tür şekil değişimine elastik deformasyon denir.


5/15


Elastik deformasyon

Bir malzemenin elastik davranışını görmek için o malzemenin çekme diyagramından faydalanılır . Kristal yapılı malzemelerde uygulanan gerilme ( σ) ile birim elastik uzamaarasında (ε) Hook kanunu ile ifade edilen doğrusal bir ilişki (σ=E. ε) vardır .

Gerilme- uzama grafiği

Birim uzama(%)

G e r i

l m e

( k N / m 2 )

Kristallerin kütle, hacim, entalpi, entropi gibi özellikleri doğrultuya göre değişmez, buna izotropik özellikler denir. Elastisitemodülü, elektrik ve ısı iletkenliği gibi özellikler değişir, buna anizotropi özellikler denir.


6/15


Plastik deformasyon

Plastik deformasyon, uygulanan gerilmenin malzemenin elastik sınırını aşması sonucu kalıcı şekli değişiminin oluşumuna denir.

Yükü kaldırsanız bile malzemede bir miktaruzama oluşur,bu miktar gerilme-uzama

diyagramında aralığına eşittir.

Birim uzama(%)

G e r i

l m e

( k N / m 2 )


7/15


Plastik deformasyon mekanizmaları

Deformasyon mekanizmaları

Kayma İkizlenme Tane sınırı kayması Yayınma sürünmesi

En yaygın plastik deformasyonoluşum mekanizmasıdır

Kaymanın kolay olmadığıdurumlarda görülür

Yüksek sıcaklık, düşük

deformasyon hızlarındagörülür Yayınma ile atomların yer

değiştirmesi ile oluşur


8/15


Kayma

Kayma, dislokasyonların belirli düzlem ve doğrultularda hareket etmesi sonucu meydana gelir. Kaymanın meydana geldiği düzlem ve doğrultu kayma sistemini oluşturur . Kayma dislokasyonların hareketi sonucumeydana gediğinden dislokasyon hareketini sağlayacak bir gerilme değerini uygulanması gerekir. Düşük enerjili dislokasyonlar yani burger vektörü kısa olan dislokasyonlar daha rahat hareket eder. Bunun için tekkristalli bir malzemede kayma gerilmesinin çıkaralım;

Zn tek kristali

Kaymadüzlemi

Kuvvetdoğrultusu


9/15


Kayma

düzlemininnormali Kayma doğrultusu

Kayma

Kayma düzleminde kayma gerilmesiS

S

r A

F

Burada F S ; F,’in kayma doğrultusundaki bileşeni, AS ; kaymadüzlemi alanıdır. (Dikkat edin cos Φ =sin λ)

cos

.....................cos. A

A F F S S

cos.cos.cos.cos.

cos

cos.

çS

S r A

F A

F

A

F

cos.cos Schmit faktörü

22

1. ç

çkr r

Açılar 45° olduğunda bu değer maksimumdur.

Kayma düzleminin uygulanan gerilme doğrultusuna dik veya paralel olduğu durumda kayma gerçekleşmez. Bu durumda

malzeme ikizlenme ile deformasyona uğrar.


10/15


İkizlenme

İkizlenme Kaymanın kolay olmadığı durumlarda plastik deformasyona ikizlenme katkıda

bulunur.

Düşük sıcaklıklarda ve yüksek deformasyon hızlarında meydana gelir. Kristal ikiz düzlemi adı verilen bir düzleme göre simetrik duruma gelir.

Diğer bir deyişle; İkizlenme ile ötelenmiş veya ötelenmemiş atomlar ikiz düzlemlerine göre birbirinin

aynadaki görüntüsü gibidir.


11/15


İkizlenme

İkizlenme, plastik deformasyon esnasında meydana gelebildiği gibi tavlama esnasında da meydanagelebilir.

1. Deformasyon İkizleri: Düşük sıcaklıklarda ve yüksek deformasyon hızlarında meydana gelir. Çünkü bu şartlarda kayma zordur. Deformasyon ikizleri daha çok magnezyum ve çinko gibi sıkı pakethekzagonal yapılı metallerde ve tungsten, α-Fe, ve pirinç gibi hacim merkezli yapılarda görülür .

2. Tavlama İkizleri: Daha çok alüminyum, bakır, gümüş ve pirinç gibi yüzey merkezli kübik yapılarda görülür . Bu ikizler, soğuk deformasyondan sonra uygulana tavlama ile oluşur . Düşük sıcaklıklarda ikizlenme içi gerekli olan gerilme kayma için gerekli olandan daha düşük olduğu için şekil değişimi ikizlenme ile olur.


12/15


4. Sıcaklığın etkisi daha fazladır .4. Sıcaklığın etkisi daha az

3. Daha az gerilmelerde görülür .3.Kayma için gerekli olan gerilmeden daha fazladır .

2. Plastik deformasyon daha çok kayma ile oluşur .2. Oluşan deformasyon miktarı toplam deformasyonun küçük bir kısmıdır .

1. Bu şartlarda kayma kolaylıkla oluşmaz .1. Mekanik ikizlenme çok yüksek deformasyon hızlarında

veya ani yüklemelerde ve düşük sıcaklıklarda oluşur .

KAYMA İKİZLENME

9. Mikroskopta ince çizgiler halinde görülür .9. Geniş bantlar şeklinde görülür .

8. Kayma yönü (+) veya (-) olabilir.8. Ancak ikiz görüntüsü oluşturacak şekilde sınırlıdır .

7. F arklı kayma düzlemlerinde olur.7.Atomlar veya düzlemleri hepsi deformasyona uğrar .

6. Bir atom boyutunda oluşur .6.Bir atom boyutundan daha az mesafelerde oluşur .

5. Kaymada kristalin kaymış kısmı,kaymamış kısmıyla aynı oryantasyona sahiptir veya çok az değişir . Basamaklar kristalyüzeyinde görülebilir . Parlatmayla kaybolur.

5. İkiz düzlemi boyunca oryantasyon farkı oluşur (Aynadakigörüntüsü gibi,)Yani ikiz bölgesi parlatmaylakaybolmaz. Yönlenmeler farklıdır .

İkizlenme


13/15


Tane sınırı kayması

Çok kristalli malzemelerde, yüksek sıcaklık ve düşük deformasyon hızlarında meydana gelir.Taneler birbirlerine göre yer değiştirirler .Bu kayma yön değiştirmesi esnasında tane

kenarlarında mikro boşluklar oluşur .Deformasyon sırasında bu boşluklar büyür ve erkenkırılmaya neden olur. Çekme eksensiyle 45 ° açı yapan tanelerde en fazla kayma olur.

σ

σ

Tane sınırları kayması sonucu mikro boşluklar


14/15


Yayınma sürünmesi

Çok yüksek sıcaklıklarda ve çok düşük deformasyon hızlarında meydana gelir. Bu mekanizmanın etkinolabilmesi için deformasyon sıcaklığının malzemenin ergime sıcaklığının %90 ’ının üzerinde olması gerekir.Bu durumda çok kristalli malzemeler dislokasyon hareketi için gereli kritik gerilmeden daha düşük gerilmeleraltında yayınma sürünmesi ile şekil değiştirebilirler . Bu mekanizmada malzeme içerisindeki atomlar gerilmeekseni doğrultusunda boşluklar ise gerilme eksenine dik doğrultuda yayınırlar . Bu yayınma sonucumalzemelerin taneleri uzayabilir. Bu durumda taneler en fazla tane boyutu kadar yol alabilirler.

σ

σ Atom boşluklarınınyayınması

σ

σ

Atom yayınması

Atom boşluklarınınyayınması


15/15


Tane boyutunun mukavemete etkisi

Tane boyutunun mukavemete etkisi genel olarak Hall-Petch bağıntısı ile ilişkili idi. Yani tane boyutuazaldıkça mukavemet artmakta idi. Fakat bu şart her zaman geçerli değildir .

Gerilme

Tane boyutu

Tb0.5, Şekil değiştirme

hızı yüksek b>0.5, Şekil değiştirme

hızı düşük

7-deformasyon

Documents