Metallerin Kafes Tipleri
Kafes oluşumunu, yani kristalizasyonu, denk çaptaki kürelerle yapılan 1 deneyde gösterebiliriz. Bunları 1 kutu içerisine boşaltıp biraz da sallarsak kendiliklerinden kutu içerisine yerleşecek ve en «sıkı paket» halini alacaklardır.
Yüzey üzerinde (iki boyutlu sistemde) en sıkı paket şekli, bütün küre altı küre tarafından çepeçevre sarılınca ortaya çıkacaktır (Şekil 1).
Üç boyutlu sistemde en sıkı paket şekli ise, bu sıkı durumdaki atomların 2 tabaka halinde üst üste gelmeleriyle oluşur. Bu üst üste gelme sırasında üstteki atam daima alt tabakadaki bitişik 3 atomun arasındaki çukura yerleşir. Üst üste duran bu 2 tabakaya 1 üçüncüsünü eklersek, 2 olanak ortaya çıkar.
a) Üçüncü tabaka, birinci tabakanın üzerinde düşey bi şekilde durmakladır. Bu dizilişten, 1 kafes elemanını kesersek, bu birim hücrenin altıgen yapıda olduğunu görürüz. Hekzagonal en sıkı paket şekli olan bu duruma (yapıya) hekzagonal kafes denir (Şekil 2).
Şekil bir. Kürelerin 2 boyutlu sistemdeki en sıkı durumları
b) Üçüncü tabaka birinci tabakana üzerinde düşey vaziyette durmamakta; buna bedel diğer serbest boşlukları doldurmaktadır (Şekil 3). Birinci üzerinde, diklemesine duran 1 dördüncü tabaka ilâve edersek, 1 köşesi üzerinde duran küp şeklini aldığı görülür. Bu küp, kübik yüzey merkezli kafesin birim hücresidir. Ayni zamanda kübik en sıkı paket şeklini de temsil eder. Küp, 8 köşe atomu birlikte bütün yüzeyin merkezindeki 6 atomdan oluşur. Bu sebepten ötürü de yüzey merkezli denir.
Bu 2 kafes tipi dışında, epey sıkı paketlenmemiş olan üçüncü 1 tip kübik hacım merkezli kafes ve tetragonal hacim merkezli kafes bulunur. Ay*nı biçimde bu tipler de birim hücreler birlikte tanımlanırlar.
Şekil iki. Şekil üç.
Bazı metaller ve birçok alaşımlar katılaştıklarında, birkaç atomdan meydana gelen karmaşık kristal kafesten oluştururlar. Daha sonraları biçim değiştirme özelliklerinin (uzama, süneklik) kristal kafes yapısına bağlantılı olduğunu göreceğiz. her malzemeler islenmeler esnasında, herhangi 1 kademede, biçim değişimine uğramayı gerektirdiğinden, ancak metaller ve alaşımlar elverişli 1 bina gösterirler. Zira biçim değiştirme (değişimi) sırasında bu malzemeler çatlamaz ve bu özelliği ise, yalnız yalın kafes tipleri gösterir, istisnaları ise, malzemelerin işlenmesinde kullanılan ve malzemeden daha sert olmaları gereken aletler teşkil eder.
Şekil 4. Birim hücreler
a - Kübik hacım merkezli kafes. b - Tetragonal kates.
ÖRNEK: Grafit ve elmas ayni kimyasal maddelerdir (Karbon-C). Grafit hekzagonal dizilişteki karbon atomlarından oluşur. Bu nedenle yumuşak ve tabakalıdır. Elmas buna bedel, karmaşık yapıya sahiptir. Yüksek sert*liğe ve kırılganlığa sebep bu yapısıdır.
Isıtma ve soğutma sırasında kafesin davranışı (ergime, katılaşma, termik analiz) :
Ergitme:
Bir metali ergitmek için hararet vermek gerekir. Bu güç kaybolmaz (Enerjinin sakımı kanunu), mekanik güç bi şekilde malzemenin yapısında saklı kabı.
Verilen hararet atomları daha güçlü titreşimler yapmaya teşvik eder. Atomların kinetik enerjisi artar. Bu hareketi yapabilmek için daha geniş 1 hacme gereksinim duyar. nesne genişler.
Ergime sıcaklığına erişilince titreşim hareketi o kadar kuvvetlenir ki, atomları kafes içinde tir arada tutan kuvvetten üstün gelerek, onların ancak yerçekimi kuvvetine bağlantılı kalacak düzensiz 1 durum almalarına sebep ölür Bu hadise ergimenin başlangıcıdır. Ergimenin tamamlanması için hararet vermeye sürek etmek gerekir. Bu süre içerisinde sıcaklık statik kalır. Verilen hararet bütünüyle maddenin sıvı hale dönüşmesi için harcanır ve ergime ısısı bi şekilde adlandırılır.
Katılaşma :
Bir eriyiğin çevresinden hararet enerjisi alınırsa, eriyik soğumaya başlar. Alınan güç gerçekte titreşim yapan parçacıklara ait olduğundan, parçacıkların kinetik enerjileri azalır. Katılaşma sıcaklığına vardığında hareketleri o kadar azalmıştır ki, birbirlerini çekim kuvvetleri tekrar etken mümkün.
Kristallerin büyüyebilmesi için 2 şartın mevcut olması gerekir:
a) Kristal çekirdekleri: Bunlar tesadüfen kafes şeklinde 1 araya gelmiş atomlardır. her metallerde bu oluşum bulunur. Atomların hareketleri esnasında tesadüfen birbirleriyle kafes şeklinde 1 araya gelebilme ihtimali, eriyik sıcaklığı katılaşma sıcaklığına yaklaştıkça ya da bu sıcaklığın altına inince artar. Kristal çekirdeği vazifesini ince cüruf parçacıkları, daha ergimemiş olan kristal artıkları ya da katkı maddeleri de görebilir.
b) Alt soğutma: Eriyiğin sıcaklığı (genellikle ancak bölgesel bi şekilde meselâ, döküm kalıbının cidarlarında) katılaşma noktasının altında olmalıdır. Çekirdeklerin etrafında tembelleşen atomlar toplanarak kristal kafesini oluşturmaya başlar. Toplanan atom sayısı sürekli bi şekilde artar. Kristal büyür. Büyüme, kristal tanesi komşu bîr kristale değinceye kadar ya da eriyik bitene kadar sürek eder.
Eriyikler epey sayıda çekirdek ihtiva edebilirler. Bu durumda birçok kristal ayni anda büyümeye başlar. Meta! ince taneli bi şekilde katılaşır (Şekil 5/a).
Buna bedel eriyikten az sayıda çekirdek mevcut ise, kristaller birbirlerine değinceye kadar aşın derecede büyür. Metal iri taneli bi şekilde katılaşır (Şekil 5/b).
Şekil 5. İnce ve iri taneli katılaşma için misal.
Pratikte bu özelliklerden faydalanılır, Belirli 1 kristalizasyon şekli elde etmek için metaller, belirli maddelerle eriyik halinde iken aşılanır. Küresel grafitli dökme demirin dökümünde, grafitin küresel halde katılaşabilmesi için magnezyum birlikte aşılama yapılır.
Al - Si (Silümin) alaşımları ince taneli 1 bina elde edebilmek için sodyum birlikte aşılanır.
Alüminyum birlikte dezokside edilen çelikte ince taneli katılaşmaya sebep olan ufak alüminyumoksit ve alüminyumnitrit parça aklandır.
Katılaşmış metalin adet büyüklüğü yapısında ihtiva ettiği parçacıklar dışında, soğumanın gidiş şekline de bağlıdır.
Eriyik içerisindeki atomlar büyümekte olan 1 kristale bağlandıkları anda titreşim hareketleri aniden azalır; zira kafes yapısı içerisinde yalnız limitli ve ufak devinimler yapabilirler. Kinetik enerjileri düşer, ama bu güç kaybolmaz.
Did you enjoy this post? Why not leave a comment below and continue the conversation, or subscribe to my feed and get articles like this delivered automatically to your feed reader.
Comments
Henüz yorum yapılmamış.
Yorum yapın