Metal - SABİS

www.sakarya.edu.tr
TEKNOLOJİNİN
BİLİMSEL İLKELERİ
Öğr. Gör. Fatih KURTULUŞ
www.sakarya.edu.tr
2.BÖLÜM: MALZEME ÖZELLİKLERİ
MALZEMENİN ÖZELLİKLERİ
www.sakarya.edu.tr
MALZEMENİN ÖZELLİKLERİ
MALZEMENİN TANIMI
• İnsanların ihtiyaçlarını karşılayan her şeye
malzeme denir.
• Teknik anlamda malzemenin tanımı ise
“Üretim yapmak için kullanılan taşınabilir her
türlü araç gereçtir.
www.sakarya.edu.tr
MALZEMENİN ÖZELLİKLERİ
MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI
• Malzemeler genel anlamda iki çeşide ayrılırlar.
– Şekil değiştirmeyen (katı) malzeler
• Metal malzemeler
 Demir esaslı metaller
 İçerisinde ağırlıklı olarak demir(Fe) bulunan malzemelere denir. Atom
numarası 26, atom ağırlığı 56, ergime sıcaklığı 1538 0 C dir. Özkütlesi 7,86
g/cm3 tür. Rengi gridir. Doğada bulunan malzemelerin % 70 i demir
esaslıdır. 768 0 C nin altında manyetik özellik gösterir.
 Demir dışı metaller
Altın, gümüş, bronz, prinç, alüminyum vb.
• Metal olmayan malzemeler
 Seramikler
 Plastikler
 Kompozitler
– Şekil değiştirmeyen (sıvı-gaz)
www.sakarya.edu.tr
MALZEMENİN ÖZELLİKLERİ
MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI
• Malzeme (Metal) seçiminde dikkat edilecek
kriterler
Yoğunluk
Ergime sıcaklığı
Atom numarası
Atom ağırlığı
Rengi
Çekme gerilmesi
Elastiklik modülü
Sertliği
www.sakarya.edu.tr
BİR GAZ KARIŞIMI OLAN HAVA
www.sakarya.edu.tr
BİR GAZ KARIŞIMI OLAN HAVA
• Hava, yer yüzünü saran atmosfer tabakasını oluşturan renksiz,
kokusuz ve tatsız homojen bir gaz karışımıdır. Yer yüzüne yakın
yerlerde hava; O2, N2, CO2, Ar ve az miktarda diğer gazların
karışımıdır. Sabit bir bileşeni olup, 1 litre kuru hava normal şartlarda
29 gramdır. Yer yüzüne yakın yerlerde havanın öz kütlesi artarken
yer yüzünden uzaklaştıkça azalır.
• Havada bulunan oksijenin önemini nefes alan canlılar için
belirtmeye gerek bile yoktur. Oksijen aynı zamanda yanma olayı için
gerekli bir gazdır. Oksijenin bulunma oranı ve mevcut miktarı son
derece ayarlı ve kararlı bir değerdir. Güneş sistemindeki
gezegenlerde oksijenin hayat için gerekli olan miktarı yalnız
dünyamızda mevcuttur. Diğer gezegenlerde oksijen hemen hemen
yok denecek kadar azdır. Bunun yerine kalın koyu bir karbondioksit
ile zehirli bir gaz olan metan bulunur.
www.sakarya.edu.tr
BİR GAZ KARIŞIMI OLAN HAVA
•
•
Havadaki karbondioksiti bitkiler alır, kendileri için kullanışlı hâle getirdikten sonra
havaya oksijen olarak iade eder. Duman ve diğer gazların havaya devamlı karışması
sonucu, karbon monoksit, hidrojen sülfür, kükürt dioksit, ve amonyak gibi gazlar
havada eser miktarda bulunur. Fabrika bacalarından ve kükürtlü yakacakların
yakılmasından açığa çıkan bu gazlar hava kirliliğine sebep olurlar.
Havada değişen oranlarda su buharı daima bulunur. Toz parçacıkları, bakteriler ve
bitkilerden uçuşan sporlar her zaman havada mevcuttur. Ozon ise az miktarda
şimşek çakmaları sırasında oluşur. Atmosferin üst kısımlarında güneş ışınları ile
havadaki oksijen arasında gerçekleşen tepkime ile oksijen ozona dönüşür. Bu
tepkimeler 25 - 30 kilometre yukarılarda olur. Bu bölgede bir ozon tabakası vardır.
Ozon tabakası yaşam için zararlı olan mor ötesi ışınları soğurur ve bize kadar
gelmelerini büyük ölçüde önler. Atmosferin daha alt taraflarında ise su buharı ile
karbondioksit güneşin kızıl ötesi ışınlarını absorbe eder. Böylece güneşten gelen
mor ötesi ve kızıl ötesi ışınlar tutulmuş olur. Atmosferi geçerek gelen ışınlar da canlı
için uygun olan ışınlardır.
www.sakarya.edu.tr
BİR GAZ KARIŞIMI OLAN HAVA
Yer yüzüne yakın yerlerde nemsiz havada bulunan gazların yüzdeleri. (Tüm atmosfer
yaklaşık 8 km kalınlıkta ve sabit öz kütlede düşünülmüştür.)
Madde
Hacimce Yüzde
Ağırlıkça Yüzde
Nisbî Kalınlık
Azot
78,09
75,5
6,25 km
Oksijen
20,95
23,15
1,68 km
Argon
0,93
1,29
74 m
Karbondioksit
0,03
0,046
2,6 m
Diğer gazlar
Çok çok az
Çok çok az
Çok çok az
www.sakarya.edu.tr
YANMA OLAYI
www.sakarya.edu.tr
YANMA OLAYI
• Yanmanın gerçekleşebilmesi için üç ana unsur
vardır
Yakıt
Oksijen
YANMA
Isı
www.sakarya.edu.tr
YANMA OLAYI
• Kimyasal olay, maddenin molekül yapısında meydana gelen
değişmelerdir. Bu değişiklik olurken moleküller arası ve
moleküllerdeki atomları bir arada tutan bağlar kopar ve
yeni düzenleme ile yeni bir takım bağlar oluşur. Bu farklı
özellikte yeni maddelerin oluşması demektir. Örnek olarak,
Hidrojen ve oksijen moleküllerinin reaksiyonundan su
oluşur. Bu bir kimyasal olaydır. Havai fişeklerin patlaması bir
kimyasal olaydır. Fosforun yanması bir kimyasal olaydır
• Bazı element ve bileşiklerin oksitlenmesinden daha büyük
moleküllü bileşikler oluşur. Bu olay bir yanma olayıdır. Bu
reaksiyonlar da sentez reaksiyonlarıdır. Metallerin oksijenle
reaksiyona (oksidasyon) girerek oksit bileşikleri meydana
getirmeleri de bir sentez reaksiyonudur.
www.sakarya.edu.tr
YANMA OLAYI
• Metal ve ametallerin O2 ile reaksiyonundan oksit
bileşikleri meydana gelir. Çoğu zaman reaksiyonda bir
miktar enerji açığa çıkar. Örnek olarak;
 C(k) + O2(g)
 P4(k) + 5O2(g)
 2Na(k)+ ½ O2(g)
 2Al(k) + 3/2 O2(g)
 Fe(k) + ½ O2(g)
 2Cu(k) + ½ O2(g)
CO2(g)
2P2O5(k)
Na2O(g)
Al2O3(k)
FeO(k)
Cu2O(k)
Burada (k):Katı ( g):Gaz anlamına gelmektedir.
www.sakarya.edu.tr
YANMA OLAYI
• Burada, reaksiyon şartlarının gerçekleşmesi durumunda, bakır
atomları ile oksijen atomları reaksiyona girer. Neticesinde ise kuprit
adı verilen bakır oksit oluşur. Başlangıçta 2 mol-gram bakır atomları
(2x64 gram-mol=128 gram Cu) var iken reaksiyon sonrası bir molgram kuprit (2x64+16 gram-mol=144 gram Cu2O) oluşmuş olur. Yani
belirli bir miktar saf metali ısıtarak oksidasyona uğrattığımızda elde
edilen metal oksitin kütlesi, saf metalin kütlesinden her zaman için
daha fazladır. Kuprit de bakır gibi kübik sistemde kristalleşir. Oksijen
atomları kübik kafes yapısı içerisinde bakır atomlarının yerini alarak
homojen bir dağılım sergiler ve böylece kuprit oluşmuş olur.
• Yanma olayı ile ilgili animasyona için tıklayınız.
www.sakarya.edu.tr
KOROZYON
www.sakarya.edu.tr
KOROZYON
• İçinde bulundukları ortamın etkisi ile metalik
malzemelerin fiziksel, kimyasal, elektriksel ve diğer
özelliklerinde istenmeyen değişikliğe uğramasına
korozyon denir. Korozyon, metal ile ortamın arasında
meydana gelir. Metallerin ortam ile temas
etmedikleri yerlerde korozyonda yoktur. Oksitlenme
de bir korozyon çeşididir. Metal yüzeyindeki
atomların;
Şeklinde etkileşimi ile meydana gelir.
www.sakarya.edu.tr
KOROZYON
Anotta; Fe
Fe2+ + 2 eKatotta; O2- + 2 H2O + 4 e-
4 (OH)-
Pas Oluşumu (Korozyon)
Demirin su ile etkileşimi sonucu korozyona uğraması
www.sakarya.edu.tr
KOROZYON
•
Paslanmayı Önleme Yöntemleri
 Korozyon sebebi ile metalik malzemelerin zarara uğramasını kaldırmak ve azaltmak için
çeşitli tedbirler alınabilir. Bunlar metallerin yüzey özelliklerinin değiştirildiği çok çeşitli
işlemlerdir. Bu işlemlerle metallerin yüzey özellikleri aşılama, alaşımlama, kaplama,
boyama, katodik koruma gibi yöntemlerle korozyondan korunmaya çalışılır.
•
Metal yüzeyini korozyondan korumak için;
 Metal kaplamalar ( Çinko, Kalay, Nikel, Krom, Antimon, Alüminyum vb. metallerle
kaplama)
 Seramik kaplamalar (Emayeleme, oksitli, karbürlü, vb. seramiklerle yüzeyi kaplama)
 Plastik kaplamalar ( Polimerlerle metallerin yüzeyinin kaplanması)
 Yüzey değiştirme (Difüzyon, katodik Koruma vb.)
 Boyama ( metal yüzeylerinin havanın oksijeni ile temasını kesmek amacıyla)
gibi çeşitli yöntemler uygulanabilir.
www.sakarya.edu.tr
KOROZYON
• Metal kaplama yöntemleri;
Fiziksel Metotlar
Mekanik metotlar
Sıcak daldırma
Metal giydirme
Yayınma (=Difüzyon) ile
kaplama
Sıcak püskürtme (plazma
veya Fleme Sprey = Alevle
püskürtme )
Elektro kimyasal kaplama
yöntemleri
Yüksek sıcaklıkta uygulanan
Anodik çözünme ile
yöntemler
kaplama
Kimyasal metotlar
Isı ayrışımı
Vakumla
Kimyasal indirgeme
Katodik koruma
Düşük sıcaklıkta uygulanan
yöntemler
İyon kaplama
Sementasyon
Akımsız kaplama
www.sakarya.edu.tr
ÖDEV
www.sakarya.edu.tr
ÖDEV
www.sakarya.edu.tr