9.2.2020

1

Prof. Dr. Selim Çetinkaya

Malzemesiz mühendislik olmaz.

Konusunda alanının gerektirdiği malzeme bilgisine sahip olmayan bir kişi mühendis olamaz.

MÜH 211MALZEME BİLGİSİ

Kapsam Dersin içeriği ve kuralları Malzeme tanımı ve malzemelerin tarihsel gelişimi Malzeme bilimi ve mühendisliği Malzemelerin sınıflandırılması

fonksiyonel olarak yapısal olarak

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü Malzemeye çevresel ve diğer etkiler Malzeme biliminin geleceği

Bu derste ağırlıklı olarak makine mühendisliğinde kullanılan malzemeler dikkate alınacaktır. Konularda mühendislik malzemelerinin yapılarına, kusurlarına, uygulanan işlemlere ve bunların etkilerine ağırlık verilecektir. Dönem sonunda bu dersi alan öğrenciler;1. Mühendislik malzemelerine ait temel kavramları anlayabilir.2. Metaller, alaşımlar, faz diyagramları, malzeme test yöntemleri, demir ve

çeliğin elde edilmesi ve ısıl işlemler konularında temel bilgi sahibi olur.3. İmalatta kullanılan metal olmayan malzemeler, seramikler, polimerler,

kompozitler ve ileri malzemelerin yapıları, özellikleri ve kullanım alanlarına yönelik bilgi sahibi olur.

4. İhtiyaç durumunda malzeme seçimi yapabilme yeteneği kazanır.

Dersin öğrenme kazanımları

DERS ADIDERS KODU

YARIYILTEO. + UYG.

(Saat)AKTS

DERSİN TÜRÜ

MALZEME BİLGİSİ

MÜH211 3 (Güz) 2 + 2 5 Zorunlu

Öğr. üyesi : Prof. Dr. Selim ÇetinkayaDers saatleri : Pt. 11:00 – 12.50

Sa. 11:00 – 12.50e-mail : cetinkaya@baskent.edu.tr

selimcet@gmail.comWeb-sitesi : http://baskent.edu.tr/cetinkaya

Dersin tanıtımı

DEĞERLENDİRME YÖNTEMİ VE GEÇME KRİTERLERİ

Sayısı Toplam katkısı (%)

Mini-sınav 1 10

Ödev 0 0

Ara sınav 1 40

Devam %70 0

Final (%) 1 50

Toplam (%) 100

Dersin tanıtımı… Devam şartı ve diğer bilgiler

• Derse başlamadan önce cep telefonlarınızı kapatınız veya sessize alınız.

• Dersteki tartışmalara katılınız, soru sormaktan çekinmeyiniz.

• Yönetmelik uyarınca derse % 70 oranında devam zorunludur. Derslere devam etmek sizin yararınızadır.

• Ders konularına çalışınız. Henüz işlenmemiş konulara da önceden göz atabilirsiniz.

• Derste kullanacağınız ders araç-gereçlerini (hesap makinesi, cetvel, kalem, vb.) yanınızda bulundurunuz.

• Derse geç kalmayınız, kalırsanız da sorun değil, sessizce girebilirsiniz.

9.2.2020

2

Sınavlar• Mini sınav (%10), bir hafta önceden haber verilen, 1 h’lik bir sınavdır.• Ara sınav (%40) ve final sınavı (%50), Fakülte ve Bölüm tarafından ilan

edilen tarih, saat ve sınav salonunda yapılmaktadır.• Sınavlarda telefonlar kapatılıp toplanacak, kullanılabilecek hesap

makinesi, cetvel, tükenmez kalem, kurşun kalem ve silgi gibi araç gereçler öğrenci tarafından getirilecektir.

• Değerlendirme sorunu yaşanmaması için, öğrenciler anlaşılır ve düzenli cevaplar vermeye özen göstermelidir.

"Bİr ülkeyİ yok etmek İçİn atom bombası veya uzun menzİllİ füzelere İhtİyaç yoktur. Bunun için eğitim sevİyesİnİ düşürmek ve kopya çekİlmesİne müsaade etmek yeterlİdir. Bunun sonucunda:- Hastalar, doktorların elİnde can verİr.- Bİnalar, mühendİslerin elİnde çöker.- Para, ekonomİstlerİn elİnde kaybolur.- İnsanlık, yobaz dİncİler ve akademİsyenlerİn elİnde ölür.- Adalet yargıçların elİnde yok olur.

EĞİTİMİN ÇÖKMESİ, BİR MİLLETİN ÇÖKÜŞÜDÜR."

GÜNEY AFRİKA'DA BİR ÜNİVERSİTENİN GİRİŞİNDEKİ YAZI:

Dersin içeriğiHAFTA KONULAR

1 Giriş

2 Atomik bağlar, kristal yapıları

3 Kristal yapı kusurları, dislokasyon ve dayanıklılaştırma

4 Malzemelerin mekanik özellikleri

5 Faz diyagramları

6 Isıl işlemler

7 Metaller ve alaşımları

8 Ara sınav

9 Metaller ve alaşımları

10 Seramikler ve camlar

11 Polimerler

12 Kompozitler

13 Yarı iletkenler

14 Mühendislik ve malzeme

Kaynaklar Malzeme Bilimi ve Mühendisliği,

William D. Callister, Jr. - David G. Rethwisch, Çeviri Editörü Prof. Dr. Kenan Genel, Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara, 2015

Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri, Donald R. Askeland, 2 Cilt, Çev. Mehmet Erdoğan, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 1998

Malzeme Biliminin Temelleri, Hüseyin Uzun, Fehim Fındık, Serdar Salman, Değişim Yayınları, İstanbul, 2003

Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Temel Savaşkan, Derya Yayınevi, 2001, Trabzon

Malzeme Bilimi, Kaşif Onaran, Bilim Teknik Yayınevi, Eskişehir, 1993

The Science and Engineering of Materials, SI Edition, Donald R. Askeland, P. P. Fulay, W. J. Wright, Cengage Learninig, Stamford, 2011

Materials Science and Engineering, W. D. Callister, John Wiley andSons Inc., 2014

Materials and Processes in Manufacturing, E. P. Degarmo, J. T. Black ve R. A. Kohser, Prentice Hall College Div; 8th ed., 1997

Kaynaklar… Malzeme nedir?İngilizce karşılığı ‘material’ olan malzemenin Türkçe sözlük anlamı:

1. Gereç

2. Günlük yaşantıda kullanılan hemen her şeyi meydana getiren temel bileşenler

3. Bir eserin hazırlanmasında yararlanılan bilgi ve kaynakların tamamı

4. Bir teknik fikri gerçekleştirmede kullanılan katı cisim

Mühendislik malzemeleri

• Mühendislik ürün ve sistemlerinin imalinde kullanılan mekanik, fiziksel ve kimyasal olarak istenen özelliklere sahip katılardır.

• Örnekler; metal, plastik, lastik, ağaç, taş, yün, pamuk, vb.

9.2.2020

3

• Mühendislik malzemeleri her tür mühendislik çalışmasının yapı taşlarıdır. Tüm ürünlerin tasarım ve üretiminde malzemeler kullanılır ve hayatın her anı malzemelerden etkilenir: ulaşım, barınma, giyinme, haberleşme, eğlenme, gıda üretimi, vb.

• İmalat endüstrisinin başarılı olabilmesi ve küresel ölçekte rekabet edebilmesi için, malzemeler ve özelliklerinin tam olarak anlaşılması zorunludur.

• Malzeme seçilir, analizi yapılır ve kullanıldığı yerde yeterli performansı göstermesi beklenir.

• Mühendisler, tasarlayıp ürettikleri ürünlerin performansını sürekli geliştirme çabasındadır.

• İhtiyaca en uygun malzemeleri elde etme çabası, hiç bitmeyen bir süreçtir.

Malzeme nedir?...• 4,5×109 yıl önce, 3. nesil yıldız tozlarının güneş sistemini

oluşturmaya başladığı, tüm malzemelerin bu yıldız tozlarından geldiği varsayılmaktadır (Süpernova kalıntıları).

• İnsanlık tarihi, taş devrinden başlayarak, bakır, bronz, demir ve son dönemlerin çelik çağına kadar, aletler ve malzemelerle çalışma yeteneğiyle bağlantılıdır.

• Taş Devri ( M.Ö. 2 000 000 – M.Ö. 5000)

Taş, sert mineral madde olarak tanımlanır.

• Maden Devri– Bakır Devri ( M.Ö. 5000 - M.Ö. 4000)

– Tunç (Bronz) Devri ( M.Ö. 4000 - M.Ö. 3000)

– Demir Devri ( M.Ö. 3000 –1)

• Gelişmiş Malzemeler Devri (M.S. 1900 – …)

Tarihsel perspektif…

• M.Ö. 300 000, çakmak taşı kullanımı, takım yapımı için biçimlendirilebilme kolaylığı, seramiklerin başlangıcı

• M.Ö. 5500, yeryüzünde bulunduğu haliyle doğal altın ve bakır, takım ve silah yapımında kullanılmıştır.

• M.Ö. 4000, metallerin ergitilmesi ve dökülmesiyle elde edilen bilinen en eski metal obje: Bakır topuz başı

Tarihsel perspektif…• M.Ö. 3,500, metal işçiliğini kaydeden Mısır mezar

boyaması

• M.Ö. 3,000, bronz, ilk alaşım, metalürji

• M.Ö. 300-100 Geçmişi Hindistan ve Sri Lanka’ya kadar uzanan Şam çeliği, Güney Hindistan'dan ithal edilen wootz çeliği ile yapılan ve Yakın Doğu'da bıçak üretiminde kullanılan çizgili bir çelik türüdür. Oldukça saflaştırılmış Şam çeliğinin gelişimi M.S. 900 ve 1000’de Orta Doğu’da devam etmiştir.

Tarihsel perspektif…

1556 yılında Georgius Agricola, 1494 – 1555, jeolojinin babası ve bilinen tüm metalürji pratiğinin kaydedicisi, “De re metallica”, basılmıştır.

1873 Gibbs1’in bilimsel bir makalesinde malzemelerin termodinamik özelliklerini göstermesiyle malzeme bilimi alanındaki en büyük adım atılmıştır.

1935 yılında Max Knoll, taramalı elektron mikroskobunu icat etti (yüzeyleri analiz etmek için), 1951 yılında D. McMullan, Cambridge Üniversitesinde ilk güvenilir SEM’i yaptı.

1948 Silikon (bilgisayar çiplerinde kullanılan silikon esaslı transistörünkeşfi bir devrim olarak nitelendi, elektronik malzemeler, enformasyon teknolojisi) çağı

1950 Malzeme Bilimi ve Mühendisliği

21. yüzyıl, Nanobilim ve Teknoloji çağı

1) Josiah Willard Gibbs (1839 – 1903), makine mühendisi, muhtemelen tüm zamanların Amerika doğumlu en büyük bilim adamı

Tarihsel perspektif…

Tarih (yıllar)

METALLER

POLİMERLER,ELASTOMERLER

KOMPOZİTLER

SERAMİKLER

Kerpiç kağıt

Altın BakırBronz

Demir

Dökme demir

Çelikler

Alaşım çelikler

Hafif alaşımlar

Süper alaşımlar

TitanyumZirkonyumvb.

alaşımları

Camsı metalAl - Lityum alaşımlarıÇift faz çeliklerMikro alaşımlı çeliklerYeni süper alaşımlar

Gelişme yavaşÇoğu kalite kontrol ve işlem

OdunDeriFiberler

Zamklar

Lastik

Bakalit

Naylon

P EPMAPC PS

AkrliklerPP

EpoksilerPolyesterler

Yüksek modüllüPolimerler

Yüksek sıcaklık polimerlerTaş

Çakmak taşıÇömlekçilik

CamÇimento

RefrakterlerPortland çimento

KaynaşıkSilisyum

Sermentler

Piro-seramikler

Tok mühendislikseramikleri (Al2O3,Si4,vb)

10 000 M.Ö. 5000 M.Ö. 0 1000 1500 1800 1900 1940 1960 1980 1990 2000 2010 2020

10 000 M.Ö. 5000 M.Ö. 0 1000 1500 1800 1900 1940 1960 1980 1990 2000 2010 2020

Tarihsel perspektif…

9.2.2020

4

Mühendislik malzemelerinin ağırlığını metaller oluşturmaktadır.

Metalurji (Metal Bilimi): Metal ve alaşımların, cevher veya metal içeren hammaddelerden, ayrıştırılması, saflaştırılmasını, alaşımlanmasını, şekillendirilmesini, korunmasını ve çevre bilinciyle insanların ihtiyaçlarına cevap verecek biçimde hazırlanmasını amaçlayan bilim dalıdır. Kısaca metalürji, metaller ve cevherleriyle yapılan her türlü çalışmayı kapsar.

Metalürji (Metal Bilimi)

Metalurji’nin iki dalı:

1. Kimyasal Metalürji(Ekstraktif Metalürji, Üretim Metalürjisi)

2. Fiziksel Metalürji

(Fiziksel Metal Bilimi)

• Kimyasal Metalürji (Ekstraktif Metalürji, Üretim Metalürjisi), gerek doğada mevcut cevherlerden, gerekse metal içeren başka ham maddeler veya ikincil kaynaklardan (hurda, artıklar, baca tozları, vb.) fiziksel ve kimyasal yöntemlerle saf metaller veya alaşımların elde edilmesi konularını kapsar.

• Fiziksel metalürji (Metal Bilimi); makro düzeyden atomik düzeye, saflaştırılmış metallerin yapı ve özellikleri arasındaki ilişkileri araştıran, bilim ve mühendisliğin değişik alanlarını içine alan, disiplinler arası bir bilim dalıdır.

Metalürji (Metal Bilimi)…

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği• Mühendislik malzemeleri, parça, yapı ve sistemlerin yapımında

kullanılan malzemeleri ifade etmektedir.

• Bir mühendislik malzemesinin esas fonksiyonu, uygulanan yüklere karşı kırılmadan ve aşırı esnemeden karşı koyabilmesidir.

• Mühendislik malzemeleri esas olarak metallerle birlikte, polimerleri, seramikleri, kompozitleri ve diğer ileri malzemeleri içerir.

• Malzeme Bilimi, katı malzemelerin özelliklerinin ve bu özelliklerin malzemenin kompozisyon ve yapısıyla nasıl belirlendiğinin çalışılmasıdır.

• Malzeme Biliminin amacı, malzemeleri tanıyıp anlayarak yeni malzemeler keşfetmek, uygun işlemler tasarlayarak malzemeleri insanlığın kullanımına sunmaktır.

Malzeme Mühendisliği nedir?• Malzeme Mühendisliği, malzemelerin yapı - özellik ilişkilerini esas

alarak, önceden belirlenen birtakım özellikleri kazandırmak amacıyla malzemenin yapısını düzenlemek veya tasarlamaktır.

• Malzeme Mühendisliği esas olarak, tasarım ve geliştirmeye yönelik olarak malzemelerin ve özelliklerinin çalışılmasıdır.

Bilim insanları yeni bir malzeme veya enerji keşfeder, mühendisler de ona yeni kullanım yerleri keşfeder.

Gordon Lindsay Glegg

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği nedir?...

9.2.2020

5

• Malzeme Mühendisliği konuları

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği nedir?...• Mühendisler veya uygulamalı bilimcilerinin çoğu, kariyerlerinin her hangi

bir aşamasında malzemeleri içeren tasarım problemleri ile karşılaşır.

• Tasarımdaki malzeme problemi çoğu zaman, mevcut binlerce malzeme içinden doğru olanı seçme işlemidir.

• Uygun malzemenin seçiminde son karar kriterleri şunları içerir:

1. Çalışma koşulları (malzeme özelliklerini belirtir.)

2. Çalışma sırasında kötüye giden malzeme özellikleri

3. Maliyet (en önemli kriter, parça fiyatının %50-90’ı kadardır.)

Mühendislik ve Malzeme

• Elektrik mühendisleri iyi bir performans için devrenin tamamlanmasını, devre anahtarlarının anında tepki vermesini ve yalıtkanların çok zor şartlar altında bile yüksek gerilime dayanmasını,

• İnşaat mühendisleri ve mimarlar sağlam, güvenilir, korozyona dayanıklı ve estetik olan yapılar yapmayı,

• Petrol ve kimya mühendisleri delici uçların veya petrol borularının aşınma ve korozyona karşı dayanıklı olmasını,

• Otomobil mühendisleri hafif, sağlam ve dayanıklı taşıtlar üretmeyi,

• Havacılık mühendisleri yüksek sıcaklıkta veya uzayın vakumlu ortamında kullanılabilecek hafif ve sağlam malzemeleri,

• Metalürji, seramik ve polimer mühendisleri ekonomik, iyi özelliklere sahip ve kolay şekillendirilebilen malzemeler üretmeyi,

arzu ederler.

Mühendislik ve Malzeme...• Endüstri mühendisleri, insan, malzeme ve makineden oluşan

bütünleşik sistemlerin kuruluş ve devamlılığının yönetimi ile ilgilenir.

• Endüstri mühendisleri çalışmalarında matematik, fen bilimleri ve sosyal bilimlerdeki özel bilgi ve becerileri, mühendislik tasarım ilke ve yöntemleriyle birleştirerek, bu sistemlerden elde edilecek sonuçları kestirerek değerlendirir, zaman, para, malzeme, enerji gibi kaynakların verimli kullanımına ve mühendislik hizmetlerinin kalitesini artırmaya yönelik çalışmalar yapar.

Mühendislik ve Malzeme...

YAPI (boyut ölçeği)

Atomik

1-100 Å1 Å = ?

Nano yapı

3-100 nm1 nm = ?

Mikro yapı

~50 m-10mm1 m = ?

Makro yapı

> 1 mm

Yapı düzeyleri Uzunluk ölçüleriAngström1) = 1Å= 1/10 000 000 000 metre = 10-10m

Nanometre = 1 nm = 1/1 000 000 000 metre = 10-9m

Mikrometre = 1μm = 1/1 000 000 metre = 10-6m

Milimetre = 1mm = 1/1 000 metre = 10-3m

Atomlar arası mesafe ~ birkaç Å

İnsan saçının çapı ~ 50 μm

Bir CD üzerindeki veri izini oluşturan uzatılmış tümseklerin boyutları, genişlik ~ 0,5 μm, uzunluk en az 0,83 μm veyükseklik 125 nm kadardır.

1) Anders Jonas Ångström, (1814-1874) İsveçli fizikçi

9.2.2020

6

Malzemelerin sınıflandırılmasıMalzemeler değişik şekillerde sınıflandırılabilir, mühendisler açısından uygun bir sınıflandırma şöyledir:• Metaller ve alaşımları• Seramikler, camlar• Polimerler (plastikler)• Kompozitler• İleri malzemeler

• Akıllı malzemeler• Biyo malzemeler• Nano mühendislik malzemeleri• Yarı iletkenler – semiconductors

Malzemelerin sınıflandırılması…

Malzemelerin sınıflandırılması…Malzemeler arası girişimler Metaller normalde metalik elementlerin kombinasyonu olan inorganik

maddelerdir ve bir miktar metalik olmayan elementler de (alaşımlar) içerebilirler.

Metalik malzemelerin bünyesinde karbon, nitrojen ve oksijen gibi metalik olmayan elementler de bulunabilir. Bu elementler, birleştirildiklerinde, genellikle lokalize olmayan elektronlara ve dolaysıyla değişik özelliklere sahip olurlar.

Metaller ve alaşımlar

Metallerin atomları, belirli bir düzende olan kristalimsi yapıdadır. Oldukça kuvvetlidirler, fakat dövülebilir ve parlatıldıklarında ışık yansıtıcı görünümdedirler.

Metaller özellikle yapı ve yük taşıma uygulamaları için kullanışlıdır.

Saf metaller nadiren kullanılmakla beraber, alaşım adı verilen metal kombinasyonları arzu edilen belirli bir özellikte iyileşme sağlamak veya daha iyi özellik kombinasyonları elde etmek için tasarlanırlar.

Metaller ve alaşımları kullanım yoğunluğundan dolayı genellikle şu iki sınıfa ayrılır:

1. Demirli metaller ve alaşımlar

2. Demirli olmayan metaller ve alaşımlar (demir içermeyen veya çok az miktarda demir içeren)

Metaller ve alaşımlar…Metalik malzemeler, demir (Fe), bakır (Cu), alüminyum (Al), magnezyum (Mg), nikel (Ni), çinko (Zn), titanyum (Ti), gibi saf metallerle, bir metalin diğer elementlerle oluşturduğu çelik (Fe-C), pirinç (Cu-Zn), bronz (Cu-Sn) gibi alaşımlardır ve imalat sanayinde en çok kullanılan malzemelerdir.

Metaller ve alaşımlar…

9.2.2020

7

Metaller ve alaşımlar…• Metallerin genel özellikleri:

– Elektrik iletkenlikleri yüksektir.

– Isıl iletkenlikleri yüksektir.

– Sünektirler.

– Şekil verilebilirler.

– Darbe (şok) dirençleri yüksektir.

– Yapısal ve yük taşıyıcı alanlarda kullanıma uygundurlar.

• Saf metaller çok az kullanılmakla birlikte, farklı özellikleri gelişmiş

malzemeler üretmek üzere metallerin kombinasyonları olan alaşımlar

tercih edilirler.

Bakıra eklenen alaşım elementlerinin etkileri

Metaller ve alaşımlar…

Seramikler, genellikle metal ve metal olmayan elementlerin oluşturduğu Al2O3, MgO, SiO2, Al2Si2O5 (OH)4 gibi inorganik kimyasal bileşikler veya böyle bileşiklerin cam, tuğla, çimento, porselen diye adlandırılan karışımlardır. Seramik malzemeler kristal, kristal olmayan veya ikisinin karışımı olabilirler.Seramikler iki sınıfa ayrılabilir:1. Geleneksel (ör. kil ürünleri, silikat cam, çimento, vb.) 2. İleri (karbürler (SiC), saf oksitler (Al2O3), nitritler (Si3N4), silikat

olmayan camlar, vb.)

SeramiklerGenel özellikleri:

• Serttirler.

• Sıcaklık dayanımları yüksektir.

• Elektriksel yalıtkandırlar.

• Isı iletkenlikleri düşüktür.

• Kırılgandırlar.

• Korozyon dirençleri yüksektir.

Genelde yalıtkan malzeme olarak kullanılırlar, ancak yeni proses teknikleri ile yük taşıyıcı uygulamalarda da kullanılır hale gelmişlerdir.

Optik ve elektrik özellikleri geliştirildiğinden, entegre devre ve fiber optik uygulamalarda da kullanılabilirler.

Seramikler…

Polimerler karbonun, başta hidrojen olmak üzere oksijen, nitrojen(azot), flor ve klor gibi metal olmayan elementlerle oluşturduğu büyük moleküllü organik bileşiklerdir.

Polimerler, polimerizasyon olarak bilinen bir işlemle, tarım veya petrol ürünlerinin organik moleküllerinden, daha büyük moleküller üretilerek elde edilirler.

Polimerler (lastik, plastik ve pek çok yapıştırıcıyı içerir), aynı tipte bağlanan çok sayıda yapısal birimlerden oluşan maddelerdir. Bu maddeler genellikle zincir yapıda karbon ve hidrojen esaslı organik bileşikleridir. Genellikle yoğunlukları düşüktür ve yüksek sıcaklıklarda kararsızdırlar.

Polimerler, dünyada doğal olarak yaklaşık zamanın başlangıcından bu yana bulunmaktadır. Nişasta, selüloz ve kauçuk polimerik özellikler göstermektedir.

Polimerler (Plastikler)Polimerlerin genel özellikleri:

– Düşük ısıl direnç

– Düşük yüksek sıcaklık direnci

– Düşük elektrik iletkenliği

– Düşük dayanım

Polimerler termoplastik ve termoset olarak genelde ikiye ayrılırlar.

1. Termoplastik polimerlerde, zincirler rijit bağ yapısına sahip değildir. Bu yüzden sünek ve şekil verilebilir özellik sergilerler.

2. Termoset polimerlerde moleküler zincirler çok sıkı bağlıdır ve bu yüzden kırılgandırlar.

Polimerler…

9.2.2020

8

• Kompozitler, metalik, seramik ve organik (polimer) malzemelerin farklı özelliklerini belirli bir ölçüde bir malzemede toplamak amacıyla, makro düzeyde birleştirilmesiyle oluşturulan malzemelerdir.

• İki veya daha fazla malzemeden üretilir ve bir malzemeden elde edilemeyen özellikleri sağlar.

• Beton, kontrplak ve cam fiberler, kompozitin kaba fakat tipik örnekleridir.

• Kompozitlerle hafif, sağlam, sünek ve yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler üretilebilir.

• Bu malzemelerin elde edilmesi mümkün olmasaydı, sert ve darbe dayanımı yüksek kesici takımlar üretilemez ve bunların yerine kullanılabilecek malzemeler de kısa ömürlü olur, parçalanabilirdi.

Kompozitler (karma malzemeler)Örnekler:

• Betonarme (beton + çelik)

• Cam lifleri ile kuvvetlendirilmiş plastik (plastik + cam lifleri)

• Metal matrisli kompozitler (metal + seramik)

• Parçacık takviyeli kompozitler

Kompozitler…

Tungsten karbidCNC insert

Gelişmiş uçak ve helikopterlerin gövdesi ve kanatları, karbon-fiberle

güçlendirilmiş polimerden yapılmış malzemelere dayanır.

Kompozitler… Örnek: 1Kapalı bir elektronik devrenin parçaları arasında akım taşıyacak bir kablo için malzeme seçilmek isteniyor. Hangi malzemeler seçilebilir?

Cevap:Akımı taşıyan malzeme, gerçekte yüksek bir elektrik iletkenliğine sahip olmalıdır. Bu nedenle metal tel seçmek uygun olacaktır. Bakır, alüminyum, altın veya gümüş hepsi bu amacı gerçekleştirebilir.

Metal telin, kısa devre veya arkı önlemek için elektronik devrenin geri kalan kısmından yalıtılmış olması gerekir. Seramik mükemmel bir yalıtkanolmakla beraber kırılgandır; seramik kaplamalı tel kırılmaksızın bükülemez. Bunun yerine, iyi yalıtkan özellikli sünek polimer veya plastikkaplama seçilebilir.

Örnek: 2Kahve bardağı yapmak için hangi malzeme kullanılmalıdır? Hangi özelliklerinden dolayı bu malzemeler uygun olabilir?

Cevap:Kahve bardakları normal olarak seramik veya plastik malzemelerden yapılır. Seramikler ve polimerlerin her ikisi de düşük ısı iletkenliklerinden dolayı mükemmel ısı yalıtkanlığına sahiptir.

Dayanıklı ve hijyenik kahve fincanı için seramik (porselen) uygundur. Atılabilir kapların polimer ve kompozitten yapılabileceği düşünülebilir. Polistren1), yalıtkanlığı daha da iyileştiren pek çok gaz kabarcığına sahiptir. Buna karşın, metal bardaklar nadiren kullanılır. Çünkü yüksek ısı iletkenliği, ısı transferi sağlar ve eli yakar.

1) Polistren (PS), petrolden elde edilen bir yalıtım malzemesidir. Oda sıcaklıklarında katı köpük halde, yüksek sıcaklıklarda (genellikle işlenirken) ergimiş halde bulunur. Soğutulduktan sonra son derece sert, parlak ve kırılgandır. Genellikle 70°C’ye kadar dayanım göstermektedir.

Kompresör bölümü düşük ve orta sıcaklıklarda çalışır ve genellikle alüminyum, titanyum parçalar kullanılır.

Orta yanma ve arka türbin bölümleri yüksek sıcaklıklardaçalıştığından, nikel-esaslı süper alaşımlar ve seramik kullanılır.

Dış kabuk sıcaklığı düşük olduğundan alüminyumve kompozitler yeterlidir.(Courtesy of GE Aircraft Engines.)

Örnek: 3Jet motorunda kullanılan bazı malzemeler

9.2.2020

9

Yarı iletkenlerYarı iletkenler, iletkenlerle (genellikle metaller) yalıtkanlar (çoğu seramikler gibi) arasında bir düzeyde iletkenliğe sahip malzemelerdir.

Yarı iletkenler, silisyum(silikon) veya germanyum gibi saf elementler veya galyum arsenit ve kadmiyum selenit gibi bileşikler olabilir. Elektriksel özellikleri kontrol edilebilir.Transistör, diyot ve entegre devrelerde kullanılırlar.

Saf yarı iletkenlere doping olarak adlandırılan işlemlerle eklenen küçük miktarlardaki kirleticiler, malzemenin iletkenliğinde büyük değişikliklere sebep olur.

Yarı iletken teknolojisinde geçmiş 50 yılda olan gelişmeler, elektronik aletleri daha küçük, daha hızlı ve daha güvenilir yapmıştır.

Bilgisayar ve diğer elektronik cihazların entegre devreleri, yarı iletken malzemelerin benzersiz elektriksel davranışına dayanır.(Courtesy of Rogers Corporation.)

Yarı iletkenler…

Malzeme Uygulama örneği Özellikler

Metaller ve alaşımlar

Gri dökme demir Otomobil motor blokları

Dökülebilir, makinada işlenebilir, titreşim sönümleyebilir.

Seramikler ve camlar

SiO2-Na2O-CaO Pencere camı Optik olarak şeffaf, ısıl olarak yalıtkan

Polimerler

Polietilen Gıda paketleme Kolayca ince, esnek ve hava sıkı biçime getirilebilir.

Kompozitler

Tungsten karbid-kobalt (WC-Co)

Karbid kesme takımları

Yüksek sertlik, iyi şok direnci

Yarı iletkenler

Silikon Transistörler ve entegre devreler

Eşsiz elektriksel davranış

Malzeme kategorileri, uygulama örnekleri ve özellikleri

KarşılaştırmaMalzemelerin oda sıcaklığındaki yoğunluk aralıkları

Malzemelerin oda sıcaklığındaki rijitlik (elastiklik modülü) aralıkları

Karşılaştırma…Malzemelerin oda sıcaklığındaki çekme dayanımı aralıkları

Karşılaştırma…

9.2.2020

10

Malzemelerin kırılma direnci (kırılma tokluğu) aralıkları

Karşılaştırma…Malzemelerin oda sıcaklığındaki elektrik iletkenliği aralıkları

Karşılaştırma…

Malzemelerin fonksiyonel sınıflandırması Uzay Biyomedikal Elektronik Enerji teknolojisi ve çevre teknolojisi Manyetik Fotonik veya optik malzemeler Akıllı Yapısal

Metaller, plastikler ve seramikler farklı kategoride yer alır. Her kategoriye ilişkin sınırlı örnekler verilmiştir.

Malzemelerin fonksiyonel sınıflandırması…

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği disiplininin 4 bileşeni genellikle “malzeme bilimi dörtyüzlüsü” ile temsil edilir.

Malzeme Bilimi, malzemenin yapısı ve özellikleri arasındaki ilişkinin araştırılmasına yöneliktir.

Malzeme Mühendisliği, malzemenin yapısı, özellikleri ve işlem (özellik değiştirme, imalat) yöntemi arasındaki ilişkinin araştırılmasına yöneliktir.

Mühendislik tasarımı ise, malzemenin yapı ve performansı arasındaki ilişkiyle ilgilenir.

Malzeme mühendisleri, malzemenin iç yapısı, özellikleri, işlemleri ve performansı arasındaki karmaşık dörtlü ilişkiyi göz önüne alarak ihtiyaçları karşılarlar. Bu ilişkilerden biri değiştirildiğinde, diğer üçünden biri veya tümü bundan etkilenir. İstenen ürünü elde etmek için dörtlü ilişkinin nasıl olacağının tespiti oldukça önemlidir.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

9.2.2020

11

Yapı (structure): Malzemenin kimyasal yapısının, atom veya iyon düzenlerinin tanımıdır.

İşlem (processing): Malzemelerin şekil değiştirerek yararlı elemanlara dönüştürülmesi veya özelliklerinin değiştirilmesi yöntemlerini belirtir.

Özellikler (properties): Malzemenin belirli bir dış etkiye karşı verdiği cevaptır.

Performans: Malzemenin herhangi bir ortamda istenilen fonksiyonları yerine getirebilmesi yeteneğidir.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü… Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

Yapı (structure)• Malzemenin yapısı şu dört düzeyde düşünülebilir ve

dördü de son ürünün davranışlarını doğrudan etkiler.

1. Atom altı düzey: Bireysel atomun, atomlar arasında etkileşimini (atomlar arası bağ) tanımlayan elektronik yapısıdır.

2. Atomik düzey: Atomların malzemelerdeki dizilimi (aynı atomlar değişik özelliklere sahip olabilir, örneğin grafit ve elmas, karbonun iki biçimidir.

3. Mikroskopik düzey: Malzemenin küçük taneciklerinin düzeninin mikroskopla belirlenebilen düzeyidir. Metaller, çoğu seramikler ve bazı polimerler kristal yapıya (çok düzenli bir atomik dizilime) sahiptir.

4. Makroskopik düzey: Çıplak gözle görülebilen yapısal malzemeler düzeyidir.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…Yapı…

Bir malzemede yapının dört ayrı düzeyi a) Atom altı, b) Atomik dizilme, c) Mikroskopik (demirin tane yapısı ), d) Makroskopik (beyaz dökme demirin

çoklu faz yapısı )

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

a) Elmas ve kristal yapısı b) Grafit ve kristal yapısı

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…Yapı… Atomik düzey

• Kristal yapısı; süneklik, dayanım ve darbe direnci gibi metallerin mekanik özelliklerini etkiler.

• Bazı seramik malzemeler ve çoğu polimerlerin atomik dizilimleri düzensizdir. Bu amorf veya camsı malzemeler, kristal malzemelerden çok farklı davranış gösterirler. Örneğin, camsı polietilen saydamken, kristal polietilen yarı saydamdır.

• Atomik dizilmede genelde hatalar vardır ve bu hatalar malzeme özelliklerinde büyük değişikliklere neden olabildiklerinden, kontrol edilmelidir.

• Çoğu metallerde, seramiklerde ve nadiren de polimerlerde tane yapısı bulunmaktadır.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…Yapı… Atomik düzey…

9.2.2020

12

Yapı…• Taneler arasındaki atomik dizilme, yönlenmeleri değiştirir ve bu da

özellikleri etkilemektedir. • Tanelerin büyüklük ve şekli, bu düzeyde anahtar rol oynamaktadır. • Pek çok malzemede her biri kendine özgü özellik ve atom dizilmesine

sahip birden fazla faz bulunmaktadır. • Fazların ana malzeme içerisindeki tipi, büyüklüğü, dağılımı ve miktarının

kontrolü, özelliklerin kontrol edilmesine ilave imkânlar sağlar.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…İşlem (processing)• Malzemeler, yapıda arzu edilen değişiklikleri sağlamak için genellikle

ergime sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda ısıl işlem görürler.

• Kullanılan işlem tipi, en azından kısmen özelliklere ve bu nedenle de malzemenin esas yapısına bağlıdır.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

İşlem…• Bir malzemeye uygulanan işlem, malzemenin yapısını etkilemektedir.

• Örneğin, bakır bir çubuk, plastik biçimlendirme yerine döküm yoluyla üretilirse yapısı, yani tanelerin şekil, boyut ve oryantasyonları (yönlenmeleri) farklı olur.

• Döküm yapısı, çekme ve gaz kabarcıklarından dolayı boşluklar içerebilir ve parçanın içinde metal olmayan kalıntılar kalabilir.

• Şekillendirilmiş malzemede, uzatılmış metalik olmayan parçacıklar ve atomik dizilmede iç hatalar bulunabilir.

• Bu nedenle yapı ve bunun sonucu olarak dökümün son özellikleri, şekillendirilerek elde edilmiş üründen farklıdır.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…İşlem…• Orijinal yapı ve özellikler, istenen şekli oluşturmak için malzemenin nasıl

işlenebileceğinin belirlenmesini sağlar.

• Büyük çekme boşlukları içeren döküm malzemeler, müteakip işlem safhaları sırasında, çatlamalara neden olabilir.

• Yapıda düzensizlikler oluşturarak dayanımı artırılmış alaşımlar gevrekleşir ve şekillendirme sırasında kopar.

• Metalde uzamış taneler, müteakip şekillendirmede üniform olmayan şekillere neden olabilir.

• Termoplastik polimerler kolayca şekillendirilebilirken, termoset plastikler şekillendirilemezler.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

İşlem…

Dökümle üretilen bir bakır çubuk ile biçimlendirilerek üretilen bakır çubuk arasındaki yapı farklılığı

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…İşlem…• İmalat işlemleri, şekilsiz olan malzemelerden arzu edilen şekle sahip

parçalar üretmek için uygulanır.

• Metalleri biçimlendirme yöntemleri:• Sıvı metal bir kalıba doldurularak (döküm), • Ayrı metal parçaları birleştirilerek (kaynak, sert lehimleme,

yumuşak lehimleme, yapıştırma), • Yüksek basınç kullanılarak (dövme, çekme, ekstrüzyon,

haddeleme), • Katı metal kullanışlı şekle biçimlendirilerek, (eğme, bükme), • Çok küçük metal tozları katı bir kütle oluşturacak biçimde

sıkıştırılarak (toz metalürjisi) • Fazlalık malzeme yüzeyden uzaklaştırılarak (talaş kaldırma)

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

9.2.2020

13

İşlem…• Seramikler, sıvı durumda iken; döküm, biçimlendirme, ekstrüzyon ve

sıkıştırma gibi işlemler kullanılarak veya yapıyı oluşturan ayrı elemanların bir araya getirilip bağlanmasıyla şekillendirilebilirler.

• Polimerler, yumuşak plastik kalıplara enjekte edilerek, dökülerek, çekilerek, kesilerek, vb. üretilir.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

Tipik malzeme biçimlendirme teknikleriMetallerDöküm: Kum, kokil, pres ve hassas döküm, sürekli döküm

Sıvı metal, arzu edilen şekli oluşturmak için katı kalıp içerisine doldurulur veya enjekte edilir.

Biçimlendirme: Dövme, tel çekme, derin çekme, eğme ve bükme

Katı metal genellikle sıcak iken yüksek basınçla kullanışlı biçime sokulur.

Kaynak: Gaz kaynağı, direnç kaynağı, sert lehim, ark kaynağı, yumuşak lehim, sürtünme kaynağı, difüzyonla birleştirme

Birçok metal parçası, bağ oluşturmak için sıvı metal, şekil değiştirme, yüksek basınç ve sıcaklık kullanılmak suretiyle birleştirilir.

Makina ile işleme: Tornalama, delme, frezeleme, kesme

Metal, kesme işlemi ile uzaklaştırılarak bitmiş bir biçim oluşturulur.

Toz metalürjisi: Metal tozları yüksek sıcaklıklarda kullanışlı şekle sıkıştırılırlar daha sonra parçacıkların birleşmesini sağlamak için yüksek sıcaklıklarda pişirilirler (Sinterleme).

SeramiklerDöküm, kayma döküm tekniği Sıvı veya sulu çamur + katı içeren seramik arzu edilen

şekildeki kalıba dökülür.Sıkıştırma: ekstrüzyon, presleme, izostatikbiçimlendirme

Seramiklerin katı veya sıvı, çamurları arzulanan şekle sıkıştırılır.

Sinterleme: Sıkıştırılmış katılar, katıların birbirlerine bağlanmasını sağlamak için, yüksek sıcaklıklarda pişirilirler.

İşlem…

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

Tipik malzeme işleme teknikleriPolimerlerKalıplama, enjeksiyon kalıplama, transfer kalıplama

Sıcak ve sıvı polimer bir kalıba güç etkisinde gönderilir. Bu, döküm işlemine benzer.

Biçimlendirme: sarma ekstrüzyon, vakumla biçimlendirme

Isıtılan polimer belli şekil üretmek için açık bir kalıp ağzına veya bir model etrafına zorlanır.

KompozitlerDöküm, infiltrasyonu içine alan döküm işlemi Kompoziti üretmek için takviye elemanının birinin etrafı sıvı ile

sarılmaktadır.Biçimlendirme Kompoziti oluşturan yumuşak eleman sert elemanı çevresinde

şekillendirmek için basınçla zorlanır.Birleştirme: Yapıştırıcılı bağlama patlamalı bağlama, difüzyonlu bağlama

İki eleman yapıştırıcı, deformasyon veya yüksek sıcaklık işlemleriyle birleştirilir.

Sıkıştırma ve sinterleme Toz haline getirilmiş elemanlar şekillendirmek için preslenir ve tozların birleşmesini sağlamak için pişirilir.

İşlem…

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü… Örnek: 4Ampuller için tungsten filamanların üretiminde kullanılan yöntem, genellikle döküm değil çok toz metalürjisidir. Bu neden olabilir?

Cevap:Tungstenin fiziksel özelliklerinden biri, ergime sıcaklığının yüksek olmasıdır (3410°C). Dolayısıyla döküm yapmak için çok yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılmalıdır. Hâlbuki filaman, toz metalürjisiyle çok düşük sıcaklıklarda presleme ve sinterleme ile üretilebilir.

Yapı, işlem ve özellikler birbiriyle ilişkilidir ve performans/fiyat oranını etkiler.

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsünün seramik süper iletkenlere uygulanması

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsünün otomotiv şasi çelik sac levhalarına uygulanması

Yapı, işlem ve özellikler birbiriyle ilişkilidir ve performans/fiyat oranını etkiler.

9.2.2020

14

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsünün mikro elektronik yarı iletken polimerlerine uygulanması

Yapı, işlem ve özellikler birbiriyle ilişkilidir ve performans/fiyat oranını etkiler.

• Malzemelerin özellikleri "mekanik ve fiziksel" olarak iki grupta toplanabilir.

• Mekanik özellikler, uygulanan yük veya gerilime karşı verdiği cevaptır. Dayanım, gevreklik, süneklik, tokluk, yorulma, sürünme, vb.

Fiziksel özellikler: Malzemenin elektriksel, manyetik, optik(şeffaflık), özgül ağırlık, ısıl, elastik, vb. davranışlarıdır.

Kimyasal özellikler: Malzemenin bileşimi, ortamdan etkilenmesidir- korozyon, oksidasyon, vb.

Özellikler

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü…

Özellikler… Malzeme özelliklerinin tipik örnekleri

Mekanik özellikler Fiziksel ÖzelliklerSürünmeSürünme hızıGerilim-kopma

Süneklik% uzama% kesit daralması

YorulmaDayanım sınırıYorulma ömrü

SertlikÇizilme direnciAşınma oranı

DarbeEmilen enerji,ToklukGeçiş sıcaklığı

DayanımElastikiyet modülüÇekme dayanımıAkma dayanımı

KimyasalKorozyonSaflaştırma

Yoğunluk (özgül ağırlık)ElektrikselİletkenlikYalıtkanlıkFerroelektrikPiezolektrik

ManyetikFerrimanyetikFerromanyetikParamanyetik

OptikEmmeRenkKırınımLazer davranışıFotoiletkenlikYansımaKırılmaİletme

IsılIsıl kapasiteIsıl iletkenlikIsıl genleşme

Malzeme Bilimi dörtyüzlüsü… Örnek: 5Bir uçak kanadı için malzeme seçimi düşünüldüğünde, anahtar mekanik ve fiziksel özellikler neler olabilir?

Cevap:İlk olarak mekanik özelliklere bakıldığında, kanatlara etkiyen kuvvetleri kaldıracak yüksek dayanıma sahip bir malzeme gereklidir.

Kanadın çevrimsel (değişken) kuvvet değerlerine ve titreşimlere maruz kaldığı düşünüldüğünde, yorulma özellikleri önemlidir.

Çalışma koşullarında ani yükleme, yüksek sıcaklıklar (sürünme) ve aşınma şartlarıyla genellikle karşılaşılmaz.

Önemli fiziksel özellikler, yoğunluk ve korozyon direncidir.

Seçilecek malzeme, kanat kuvvetlere dayanıklı, mümkün olduğu kadar hafif ve korozyona dirençli olmalıdır.

Örnek: 6Bir uyduya elektrik üretmede kullanılacak güneş pilinde hangi özellikler gereklidir?

Cevap:Hafiflik, enerji verimliliği ve optik özellikler çok önemlidir.

Güneş pili için kullanılan silisyum kökenli malzemeler, atomun elektron konfigürasyonunu (düzenini) değiştirmek için radyasyon ve ışıkla etkileşmek zorundadır.

Bu etkileşme ve yapıdaki değişme, sonuçta arzu edilen elektrik akımını üretir.

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisiMalzemenin içinde bulunduğu çevrenin özellikleri de yapı-özellik-işlem-performans ilişkisini etkiler.Sıcaklık• Sıcaklıktaki değişmeler malzemenin özelliklerini değiştirir. • Pek çok malzemenin dayanımı, sıcaklık arttıkça azalır. • Kritik sıcaklıkların üzerine ısıtıldığında, ani ve çok önemli değişiklikler

olabilir. • Belirli ısıl işlemler veya biçimlendirme teknikleriyle dayanımı artırılmış

metaller ısıtıldıklarında, dayanımlarını çabucak kaybedebilirler. • Çok düşük sıcaklıklar, çok düşük yüklemelerde bile bir metalin gevrek bir

tarzda kopmasına neden olabilir. • Yüksek sıcaklıklar seramiklerin yapısını değiştirebilir, polimerin

ergimesine veya kömürleşmesine neden olabilir.

9.2.2020

15

Sıcaklık…

Sıcaklığın yükselmesi normalde malzemelerin dayanımını azaltır. Polimerler, sadece düşük sıcaklıklar için uygundur. Bazı kompozitler, özel alaşımlar ve seramikler yüksek sıcaklıklarda mükemmel özelliklere sahiptir.

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…

Yeni geliştirilen malzemelerle uçakların dış yüzeylerindeki çalışma sıcaklıkları yükselmiştir. (M. Steinberg’den sonra, Scientific American, October, 1986.)

Sıcaklık…

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…

Atmosfer

• Çoğu metaller ve polimerler, özellikle yüksek sıcaklıklarda, oksijen veya diğer gazlarla reaksiyona girerler.

• Metaller ve seramikler olağanüstü ayrışma veya kimyasal etkileşime girerken, bazıları korunabilir.

• Polimerler genellikle sertleşir, polimerlikleri bozulur, kömürleşir veya yanarlar.

• Çelikler, hidrojenle reaksiyona girer ve gevrekleşir.

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…

Hidrojen, sert zift kaplı bakırda çözündüğünde, tane sınırlarında kabarcıklar oluşur ve meydana gelen ince boşluklarla metal zayıflar, gevrekleşir ve kolayca kopar.

Kirletilmiş jet yakıtlı alüminyum bir yakıt tankının bakterilerle kimyasal etkileşime uğraması, şiddetli korozyon, oyulma ve parçalanmaya neden olur.

Atmosfer…

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…

Korozyon

Korozyon, malzemelerin çeşitli çevresel etkilerle bozunumu, değer kaybetmesidir.• Metaller çok çeşitli korozif sıvıların etkisinde kalır. • Metal, zamanından önce kopmaya neden olabilecek şekilde üniform

olarak veya kısmen korozyona uğrayabilir, çatlaklar meydana gelebilir veya küçük oyuklar oluşabilir.

• Çözücüler polimerleri çözerken, seramikler de diğer sıvı seramikler tarafından etkilenebilir.

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…Radyasyon

Radyasyon, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerjinin emisyonu veya aktarımıdır.

• Nükleer reaktörlerde nötron üretimi gibi yüksek enerjili radyasyonlar; dayanımda azalma, kırılma veya fiziksel özelliklerde değişmeye neden olacak şekilde bütün malzemelerin içyapılarını etkileyebilir.

• Malzemenin dış boyutlarında, şişkinlik ve hatta çatlak oluşacak şekilde değişim görülebilir.

Çevrenin malzeme davranışlarına etkisi…

9.2.2020

16

Arzulanan belirli karakteristiklere sahip malzemelerin tasarımı, doğrudan doğruya atomik yapı hakkındaki bilgilerimize bağlıdır.• Minyatürleştirme: “Nano yapılı" malzemeler, 1 - 100 nanometre

uzunluk skalasında benzersiz özelliklerde mikro yapılar. Elektronik parçalar, kuantum hesaplamaları için malzemeler.

• Akıllı malzemeler: Hava akış koşullarını ayarlayan uçak kanatları, depremlere karşı kendini kararlı yapan binalar…

• Çevre dostu malzemeler: Biyo dönüşümlü veya foto dönüşümlü plastikler, nükleer atık işlemedeki gelişmeler, vb.

• Doğadan öğrenme: En ileri laboratuvar üretimi seramikler kadar kuvvetli kabuklar ve biyolojik sert kumaşlar, yumuşakçaların ürettiği, bizim nasıl üreteceğimizi bilmediğimiz biyo eşdeğer yapıştırıcılar…

• Yüksek depolama yoğunluklu, hafif bataryalar için malzemeler, 2500°C sıcaklıkta çalışabilecek türbin kanatçıkları, oda sıcaklığında çalışabilecek yarı iletkenler, aşırı yüksek duyarlıkta kimyasal sensörler(yapay burun), ütü istemeyen pamuklu kumaştan gömlekler…

Malzeme biliminin geleceğiAbbaschian, R., L. Abbaschian and Robert E. R., Hill, Physical Metallurgy Principles, Fourth

Ed. Cengage Learning, Stamford, 2009ABINIT Software: http://www.abinit.org/AIST - Association for Iron Steel Technology: https://www.aist.org/conference-

expositions/aistechAmerican Iron & Steel Institute - Steel Works: http://www.steel.org/American National Standards Institute (ANSI): https://www.ansi.org/American Society of Testing Materials (ASTM): http://www.astm.org/An Introduction to Chemistry: https://www.thoughtco.com/chemistry-basics-4133593Arcasoy, A., Seramik Teknolojisi, Güzel Sanatlar Fakültesi Seramik Anasanat Dalı yayın No:

2, İstanbul, Mart 1983Ashby, M. F., Materials Selection in Mechanical Design, Third Ed., Elsevier Butterworth-

Heinemann, Oxford, 2005Askeland, D. R., Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri, 2 Cilt, Çev. Mehmet Erdoğan,

Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 1998Askeland, D. R., P. P. Fulay, W. J. Wright, The Science and Engineering of Materials, SI

Edition, Cengage Learning, Stamford, 2011 ASM International - American Society for Metals: http://www.asminternational.org/Avner, S. H., Introduction to Physical Metallurgy, McGraw and Hill Book Co., Singapore,

1974Black, J. T. and R. A. Kohser, Degarmo’s Materials and Processes in Manufacturing, 11th

ed., John Wiley & Sons, Inc., New York, 2012Boniardi M. e A. Casaroli, Stainless steels, Lucefin S.p.A., Esine (Brescia), 2014Boniardi M. e A. Casaroli, Steel metallurgy, Volume 1, Lucefin S.p.A., Esine (Brescia), 2017

Bu dersin sunumlarında yararlanılan kaynaklar

Callister, W. D. Jr. Fundamentals of Materials Science and Engineering - An Interactive e • Text, John Wiley & Sons, Inc. New York, 2001

Callister, W. D., Materials Science and Engineering, John Wiley and Sons Inc., 2014Ceramic Knowledge Centre: http://ceramics.org/knowledge-center/ceramic-resource-centerChemical elements: http://www.chemicalelements.com/index.htmlComposite Materials – The Definitive Guide: https://www.tufcot.com/composite-materials-

the-definitive-guide/Composite Materials Handbook: http://www.cmh17.org/Corrosion Source: http://www.corrosionsource.com/Degarmo, E. P., J. T. Black and R. A. Kohser, Materials and Processes in Manufacturing,

Prentice Hall College Div; 8th ed., 1997Gere, J. M., Mechanics of Materials, Sixth Ed., Brooks/Cole-Thomson Learning, Inc.,

Belmont, 2004 IAI - The International Aluminum Institute: http://www.world-aluminum.org/Malzeme Bilimi - Tübitak Bilim Genç: http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/dergi-

konulari/malzeme-bilimi/MalzemeBilimi.net: https://malzemebilimi.net/Materials and Processes: https://www.nde-

ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/cc_mat_index.htmMaterials Today: https://www.materialstoday.com/MatWeb,Your Source for Materials: Information: http://www.matweb.com/Mikell P. Groover, Fundamentals of modern manufacturing: materials, processes and

systems, 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2010

Bu dersin sunumlarında yararlanılan kaynaklar…Minerals Engineering International: http://www.min-eng.com/Mühendishane: https://muhendishane.org/Nanohub: http://nanohub.org/topics/MaterialScienceSimulationToolsNet Composites: http://www.netcomposites.com/Nouailhat, A., An Introduction to Nanoscience and Nanotechnology, John Wiley & Sons,

Inc. Hoboken, 2008Onaran, K., Malzeme Bilimi, Bilim Teknik Yayınevi, Eskişehir, 1993Plastics: https://plastics.americanchemistry.com/Plastics-101/Polymer Science Learning Center: https://pslc.ws/Savaşkan, T., Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Derya Yayınevi, Trabzon, 2001Teichert, E. J., The Manufacture and Fabrication of Steel Ferrous Metallurgy Vol. II,

McGraw and Hill Book Co., New York, 1944The Balance, Trading Metals Commodities: http://metals.about.com/The periodic table of the elements: http://www.webelements.com/The Structure and Properties of Engineering Materials: https://www.princeton.edu/~maelabs/mae324/index_2.htmlTMS - The Minerals, Metals, and Materials Society: http://www.tms.org/Uzun, H., F. Fındık, S. Salman, Malzeme Biliminin Temelleri, Değişim Yayınları, İstanbul,

2003World Steel Association (Steel University): https://steeluniversity.org/

Bu dersin sunumlarında yararlanılan kaynaklar…

SON