Malzeme

TEKNOLOJİNİN
BİLİMSEL İLKELERİ
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
2
MALZEME ÖZELLİKLERİ
• Malzeme
İnsanların ihtiyaçlarını karşılayan her şeye MALZEME denir.
Teknik anlamda malzemenin tanımı ise “Üretim yapmak için kullanılan
taşınabilir her türlü araç ve gerece MALZEME denir.
Malzemeler genel anlamda iki çeşide ayrılırlar
• Şekil değiştirmeyen ( Katı )
• Şekil değiştiren ( Sıvı – Gaz )
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
2
MALZEME ÖZELLİKLERİ
ġekil değiĢtirmeyen ( Katı ) malzemeler
– Metal malzemeler
• Demir esaslı metaller
İçerisinde ağırlıklı olarak demir bulunan malzemelere denir. Tabiatta
bol bulunduğundan dolayı ucuzdur. Kimyasal simgesi “Fe” dir.Atom
numarası 26,Atom ağırlığı da 56 dır. Ergime sıcaklığı 1538 0C dir.
Özgül kütlesi 7.86 gr/cm3 tür. Rengi gri dir. Doğa da bulunan
malzemelerin %70 i Demir esaslıdır. Demirin farklı sıcaklıklarda
düzenli atomik bağ değişimine sahiptir. Yani Allotropik özellik
göstermektedir. Demir 768 0C in altında iken manyetik özellik
taşımaktadır.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
3
MALZEME ÖZELLİKLERİ
ġekil değiĢtirmeyen ( Katı ) malzemeler
• Demir dıĢı metaller
Altın, gümüş, bronz, prinç, alüminyum v.b. gibi
– Metal olmayan malzemeler
• Seramikler
• Plastikler
• Kompozitler
Malzeme (Metal)seçiminde dikkat edilecek kriterler
• Rengi
• Yoğunluk
• Çekme gerilmesi
• Ergime sıcaklığı
• Elastiklik modülü
• Atom numarası
• Sertliği
• Atom ağırlığı
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
4
MALZEME ÖZELLİKLERİ
BĠR GAZ KARIġIMI 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.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
5
MALZEME ÖZELLİKLERİ
BĠR GAZ KARIġIMI 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.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
6
MALZEME ÖZELLİKLERİ
BĠR GAZ KARIġIMI OLAN HAVA
Yer yüzüne yakın yerlerde nemsiz havada bulunan gazların yüzdeleri.
(Tüm atmosfer yaklaşık 8 km kalınlıkta ve sabit öz kütlede
düşünülmüştür.)
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
7
MALZEME ÖZELLİKLERİ
YANMA
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
Yanmanın gerçekleşebilmesi için üç ana unsur vardır.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
8
MALZEME ÖZELLİKLERİ
YANMA
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.
Metal ve ametallerin O2 ile reaksiyonundan oksit bileşikleri meydana
gelir. Çoğu zaman reaksiyonda bir miktar enerji açığa çıkar. Örnek
olarak;
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
9
MALZEME ÖZELLİKLERİ
YANMA
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 mol-gram 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.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
10
MALZEME ÖZELLİKLERİ
YANMA VE OKSĠJEN
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
11
MALZEME ÖZELLİKLERİ
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.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
12
MALZEME ÖZELLİKLERİ
KOROZYON
Demirin su ile etkileşimi sonucu korozyona uğraması
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
13
MALZEME ÖZELLİKLERİ
KOROZYON
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 )
gibi çeşitli yöntemler uygulanabilir.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
14
MALZEME ÖZELLİKLERİ
KOROZYON
Metal kaplama yöntemleri
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
15
ÖDEV 1
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
RENGĠ
ERGĠME
SICAKLIĞI
( 0C )
ATOM
AĞIRLIĞI
ATOM
NUMARASI
SERTLĠK
( RC )
ÖZKÜTLESĠ
( Kg/m3 )
KĠMYASAL
SĠMGESĠ
MALZEME
•Yoğunluklarına göre güncel olarak kullanılan 10 tane metal
malzemenin özelliklerini araştırınız?
16
ÖDEV 2
Kitabınızda 58. sayfadaki ( Bölüm 2 ) değerlendirme soruları
Teknik elemanların üretim yapmak için kullandıkları taşınabilen her türlü araç gerece ne denir?
a) Metal b) araç
c) malzeme d) gereç
e) alet
2. Metal olmayan elementlerden oluşan kovalent bağlı malzemelere ne denir?
a) metal
b) seramik c) malzeme d) kompozit
e) polimer
3) Saf demir, farklı sıcaklıklarda farklı kristal yapıya sahip olarak nasıl bir özellik gösterir?
a) metal
b) allotropik c) ortotropik d) izotropik
e) anizotropik
4) Saf demirde manyetikliğin kaybolduğu 768 oC’ye ne noktası denir?
a) Tery
b) Cery
c) Lusy
d) Curie
e) Many
5) Bir demir-karbon alaşımı olan çelik içerisinde ne kadar karbon bulunur?
a) %2’den az
b) %3
c) %6.67
d) %4.3
e) %5
6) Yoğunluğu 2.70 g/cm3 olup, bu değeri çeliğin yoğunluğunun yaklaşık üçte biri kadar olan demir dışı metal hangisidir?
a) krom b) kalay c) bakır
d) magnezyum
e) alüminyum
7) Endüstride teneke kutuların kaplanmasında yaygın olarak kullanılan yumuşak, oldukça düşük ergime sıcaklığına sahip,
kullanımında zehirli etkisi olmayan metal hangisidir?
a) nikel
b) kurşun c) kalay d) krom
e) alüminyum
8) Yanabilen maddelerin hava oksijeni ile tepkimeye girip yeni madde ya da maddeler oluşturması olayına ne denir?
a) hava
b) endoterm c) egzoterm d) yanma
e) liçleme
9) Çevrenin kimyasal ve elektrokimyasal etkilerinden dolayı oluşan hasara ne ad verilir?
a) korozyon b) aşınma
c) hasar d) sürtünme
e) aşınma
10) Aşağıdakilerden hangisi korozyonu önleme yöntemlerinden biri değildir?
a) ısıl işlem b) uygun tasarım c) katodik koruma d) inhibitör kullanımı e) sertleştirme
Cevap Anahtarı
1. c; 2. e; 3. b; 4. d; 5. a; 6. e; 7. c; 8. d; 9. a; 10. e.
1.
Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN
17