Gerinim sertleşmesi

Şu ana kadar ele aldığımız, plastik davranışı etkileyen bütün faktörlerde, ortak bir nokta bulunuyor: kristal yapıdaki malzemeleri güçlendirebilmemiz için, şekil değişimini mümkün kılan dislokasyonları ya tamamen hareketsiz bırakmamız, ya da hareketlerini zorlaştırmamız gerekiyor. Bu konu başlığında ele alacağımız gerinim sertleşmesi de, tıpkı daha önce bahsettiğimiz diğer işleyişler gibi, dislokasyonların hareketini kısıtlayarak malzemenin güçlenmesini sağlıyor.


mühendishane video
Not: Bu içeriği genişletilmiş haliyle video olarak da izleyebilirsiniz. Dersler başlığı altındaki Malzemelerin Mekanik Davranışları video listesine göz atmak için resme tıklayın.


Kristal yapıdaki malzemelerde, malzemeye uygulanan gerinim miktarı arttıkça, malzemenin güçlendiğini görüyoruz. Örneğin, sünek yapıdaki bir çelik numuneye çekme testi yaptığımızı ve numunenin akma dayancını 250 MPa olarak bulduğumuzu varsayalım. Eğer çekme testi sırasında, akma dayancını geçtikten sonra numune üzerindeki yükü kaldırıp testi tekrar başlatırsak, bu sefer plastik şekil değişiminin daha yüksek bir gerilim değerinde başladığını, diğer bir deyişle, malzemenin güçlendiğini gözlemliyoruz. Bu da, numunedeki gerinim miktarı arttıkça, malzemenin yapısında dislokasyon hareketini zorlaştıran bazı değişimlerin gerçekleştiğini gösteriyor.

Uygulanan gerinime bağlı olarak malzemede gerçekleşen ve şekil değişimini kısıtlayan bu değişim, numunedeki dislokasyon sayısı. İster tek taneli ya da çok taneli olsun, kristal yapıya sahip tüm malzemeler, mutlaka bir miktar dislokasyon barındırıyor. Örneğin, yeni tavlanmış ve henüz plastik şekil değişimine girmemiş bir malzemede, her bir milimetre karelik alan içinde, ortalama olarak on bin ila bir milyon arasında dislokasyon bulunuyor (şaşırtıcı derecede yüksek bir rakam, değil mi?). Bu malzemeyi plastik şekil değişimine soktuğumuzda, şekil değişimini mümkün kılabilmek için gereken dislokasyon sayısı çok daha yüksek olduğu için, önceki konularda bahsettiğimiz dislokasyon kaynakları sayesinde malzemedeki dislokasyon sayısının hızla arttığını görüyoruz (her bir milimetre karelik alan başına yaklaşık on milyar dislokasyona kadar).

Malzemeye uygulanan gerinim miktarı arttıkça, dislokasyon sayısı sonsuza kadar artış gösteremiyor elbette. Dislokasyon sayısı, bir noktadan sonra daha fazla artış gösteremediği için doygunluğa ulaşıyor. Bu durumda, doygunluk nedeniyle malzemede yeni dislokasyonların oluşamaması, ve var olan dislokasyonların hem birbirlerini kilitlemesi, hem de bazı engeller önüne yığılarak hareketsiz kalmaları nedeniyle, malzemenin şekil değiştirme kapasitesi ciddi ölçüde kısıtlanıyor. Bu da, ister istemez malzemenin güçlenmesine yol açıyor. Örnek olarak, aşağıdaki resim üzerinde, aynı malzemenin hem döküm sonrasındaki; yani, dislokasyon sayısı nispeten düşükken, hem de haddelenmiş; yani, yüksek sayıda dislokasyona sahip durumdaki akma eğrileri gösteriliyor. Haddelenmiş numunenin bir yandan güçlenirken, diğer yandan nasıl sünekliğini kaybettiğine dikkat ediniz.

Numunedeki dislokasyon sayısı gerinim uygulandıkça artarken, bir noktadan sonra, dislokasyonların birbirlerine dolanmaya başlamasıyla, dislokasyon düğümleri (İngilizce: dislocation tangles) oluşmaya başladığını görüyoruz. Gerinim artmaya devam ettikçe, bu dislokasyon düğümleri, bir noktadan sonra ağımsı bir yapı içerisinde düzenlenerek, taneler içinde daha ufak, tanecikli bir yapı (İngilizce: subgrain structure) oluşmasına yol açıyorlar. Örnek olarak aşağıdaki resimde, ekstrüzyon ile çekilmiş saf alüminyum profildeki, tanelerin içinde oluşan tanecik yapısını görebilirsiniz.

Resim: DoITPoMS, Creative Commons (CC BY-NC-SA 2.0)

Bir sonraki konu başlığında, oluşan bu dislokasyon düğümleri ve tanecikli yapıların davranışları üzerine, enteresan bir noktaya değineceğiz.


Devamı:

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s