close

Enter

Log in using OpenID

B4 - A. Alper Cerit, PhD

embedDownload
1.
2.
3.
4.
Giriş
Noktasal Kusurlar
Çizgisel Kusurlar
Mikroskobik İnceleme MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
Bu bölüme kadar, açıkça ifade edilmese de kristal malzemelerde, atomsal ölçekte
mükemmel bir düzenin bulunduğu varsayımı yapılmıştır. Ancak gerçekte böyle
mükemmel bir kristal yoktur ve bütün kristallerde çeşitli türde çok sayıda kusur
bulunur. Bu kusurların varlığı, malzemelerin birçok özelliğinde önemli değişiklikler
meydana getirir. Bununla birlikte, kusur olarak adlandırılsalar da malzeme özelliklerini
her zaman olumsuz yönde etkilemezler, aksine izleyen bölümlerde ayrıntılı bir şekilde
gösterileceği üzere genellik le, malzemelerin bazı özelliklerinin iyileştirilmesi için,
malzemelere kontrollü bir şekilde, bilerek eklenirler.
Kristal yapı kusuru kavramı bir veya daha fazla boyutu atom çapı mertebesinde olan kafes
düzensizlikleri için kullanılır. Bu kusurlar genellikle geometrilerine ya da boyutlarına göre
sınıflandırılır. Bu bölümde, (bir ya da iki atom konumu ile ilgili olan) noktasal, (bir boyutlu)
çizgisel ve (iki boyutlu) arayüz ya da sınır kusurları olmak üzere üç çeşit kristal yapı kusuru
anlatılacaktır. Noktasal kusur olarak bulunabildiklerinden katılardaki empüritelerden de
bahsedilecektir. Son olarak, malzeme yapısı ve kusurların mikroskobik incelenmesi kısaca
anlatılacaktır.
MALZEME BILGISI‐B4
ATOMSAL BOŞLUK VE ARAYER ATOMLARI
Bir atomun bulunması gerekirken hoş kalan atomsal
boşluk (boşyer) veya diğer bir ifadeyle boş kafes
noktaları en basit noktasal kusurlardır. Atomsal boşluk
bütün kristal malzemelerde bulunur ve aslında bu
kusurların bulunmadığı bir malzemenin üretilmesi
imkansızdır.
Atomsal boşlukların
bulunmasının
gerekliliği termodinamiğin prensipleri kullanılarak
açıklanabilir. Boşyerlerin varlığı kristalin entropisini
(yani düzensizliğini) arttırmaktadır.
Denge durumu için bir malzemede bulunan atomsal boşluk sayısı, Nb (sıcaklık arttıkça) sıcaklığa bağlı olarak aşağıdaki ilişkiye göre artar:
MALZEME BILGISI‐B4
Bir başka ifadeyle, T’nin artmasıyla exp(—Qb /kT) ifadesinde artış meydana gelir. Çoğu metal için ergime sıcaklığının hemen ahında atomsal boşluk oranı, Nb/N, 10‐4 mertebesindedir. Yani, her 10 000 kafes noktasından biri boştur. Daha sonra görüleceği üzere, birçok malzeme parametresi ile sıcaklık arasında, denklemdekine benzer üstel bir ilişki vardır.
Kristali oluşturan atomlardan biri, normal
şartlarda atomların bulunmadığı arayer
boşluklarına girebilir. Bu tip atomlara arayer
atomu denir. Arayer atomu, arayer boşluklarına
göre
çok
daha
büyük
olduğundan,
çevrelerindeki
kafeste
nispeten
büyük
çarpılmalara yol açar. Bu nedenle, bu tip
kusurların oluşma olasılığı pek yüksek değildir
ve atomsal boşluk konsantrasyonuna göre
oldukça
az
oranda,
çok
düşük
konsantrasyonlarda bulunur.
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
Yalnız tek bir element atomlarından oluşan, empürite veya yabancı atomların bulunmadığı, tamamen saf bir metalin bulunması imkansızdır. Nispeten gelişmiş tekniklerin kullanılması durumunda bile, bir metalin % 99,9999’dan daha yüksek saflığa sahip olacak şekilde arıtılması çok zordur. Bu saflık derecesinde bile, bir metreküp
malzemede 1022, 1023 mertebelerinde empürite atomu bulunur. Bunun yanında, yaygın olarak kullanılan
metallerin çoğunda, maizemelere belirli özellikler kazandırmak üzere empürite atomları
bilerek ilave edilir ve dolayısıyla saf metallerin yerine, daha çok alaşımları kullanılır. Metaller, genellikle mekanik ve korozyon dayanımlarının iyileştirilmesi için alaşımlandırılır. Örneğin, sterlin gümüşü % 92,5 gümüş, % 7,5 bakırdan oluşmaktadır. Normal atmosfer şartlarında saf gümüşün korozyon dayanımı çok iyidir. Bunun yanında, saf gümüş oldukça yumuşaktır. Bakır ile alaşımlandırılması, gümüşün korozyon dayanımını düşürmeden, mekanik dayanımını oldukça iyileştirir.
MALZEME BILGISI‐B4
Bir metale empürite atomlarının ilave edilmesi sonucu, empüritenin türüne, konsantrasyonuna ve alaşımın sıcaklığına bağlı olarak katı çözelti ve/veya yeni ikinci bir faz oluşabilir.
Bu noktada, katı çözeltiler ve empürite atomları ile ilgili bazı terimlere değinmek yerinde olacaktır. Alaşımları oluşturan elementlerin anlatımında daha çok çözen ve çözünen
terimleri kullanılır. Çözen, alaşımın ana yapısını oluşturan ve en yüksek miktarda bulunan
element atomları için kullanılır. Çözen atomlar yerine bazen matris atomları ifadesi de
tercih edilebilir. Daha az miktarda bulunan element için ise çözünen ifadesi kullanılır.
MALZEME BILGISI‐B4
Katı çözeltiler, matris atomlarına çözünen atomların ilave edilmesiyle oluşur. Çözen atomların kristal yapısı korunur yani yeni bir yapı oluşmaz. Katı çözeltileri anlatmak için sıvı çözeltiler ile benzerliklerinden yararlanılabilir. Su ve alkol gibi, birbiri içinde çözünebilen iki sıvı bir kaba konulduğunda, moleküllerin
karışmasıyla konsantrasyonun her yerde homojen olduğu bir sıvı çözelti oluşur. Bir katı çözelti de aynı şekilde homojen bir konsantrasyona sahiptir ve empürite atomları katı içinde üniform bir dağılım oluşturacak şekilde gelişigüzel bir şekilde bulunur.
Empürite noktasal kusurları, katı çözeltilerde bulundukları yere göre yeralan ve ara yer
olmak üzere ikiye ayrılır. Yeralan türünde, çözünen ya da empürite atomları bazı kafes noktalarında, çözen atomlarının yerlerini alır (Şekil 4.2). Empürite atomlarının çözen atomların yapısında ne kadar çözünebiliyor olduğu, çözünen ve çözen atomların aşağıda
sıralanan birkaç özelliğine bağlıdır:
MALZEME BILGISI‐B4
1. Atomsal boyut faktörü: Katı çözeltide kayda değer miktarda çözünen atom buluna
bilmesi için, iki elementin atom yarıçapı farkının % 15’ten az olması gerekir. Eğer
boyut farkı % 15 ‘ten fazlaysa çözünen atomlar kafeste önemli miktarda çarpılmaya
yol açar ve yeni bir faz oluşur.
2. Kristal Yapıları: Çözen ve çözünen atomların kristal yapılarının aynı olması gerekir.
3. Elektronegatiflikleri: Elektronegatiflik değerleri yakın olmalıdır. Elektronegatiflikleri arasındaki farkın büyük olması durumunda katı çözelti yerine metaller arası bileşik
yapmaları daha olasıdır.
4. Değerlikleri: Diğer faktörler sağlandığında, bir metal, değerliği kendinden daha düşük
olan bir metale göre, değerliği daha fazla olanı çözmeye daha yatkındır.
Karbon atomları demire ilave edildiğinde, arayer katı çözeltisi oluşturur ve karbonun
demir içindeki maksimum çözünürlüğü yaklaşık olarak % 2’dir. Karbon atomunun atom
yarıçapı (0,071 nm) demire göre oldukça küçüktür (0,124 nm). MALZEME BILGISI‐B4
BİLEŞİMİN BELİRLENMESİ
Genellikle, bir alaşımın içerdiği elementlere göre bileşiminin (ya da konsantrasyonunun) belirtilmesi gerekir. Bileşimin belirtilmesinde yaygın olarak ağırlık (ya da kütle) oranı veya atom yüzdesi kullanılır. Ağırlık oranı (yüzdesi) (ağ.%) bir alaşımın yapısında bulunan belirli bir elementin ağırlığının, alaşırnın toplam ağırlığı içindeki yüzde oranıdır. 1 ve 2 sayıları ile temsil edilen iki hayali elementten oluşan bir alaşımda, ağ.% C1 olarak gösterilen element 1‘in konsantrasyonu aşağıdaki şekilde hesaplanır.
Bu ifadede m1 ve m2, sırasıyla, 1 ve 2 elementlerinin ağırlıklarını göstermektedir (ya da
kütleleridir). 2. elementin konsantrasyonu da benzer şekilde hesaplanır. Atom yüzdesi (at.%) alaşımı oluşturan belirli bir elementin mol sayısının, alaşımın içindeki elementlerin toplam mol sayısı içindeki yüzde oranıdır. Belirli bir ağırlığa sahip olan bir hayali 1 elementinin mol
sayısı, nm1 aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
MALZEME BILGISI‐B4
Burada, m1‘ ve A1 element 1‘in gram cinsinden kütlesi ve atom ağırlığıdır. 1 ve 2 elernentlerinden oluşan bir alaşımda, 1 elementinin atom yüzdesi
açısından konsantrasyonu, C1’ aşağıdaki gibi hesaplanır.
2’nin atom yüzdesi de benzer şekilde hesaplanır. Bütün maddelerin bir mol’ünde aynı sayıda atom bulunduğu için, atom yüzdesi, mol
sayısı yerine atom sayısı temel alınarak hesaplanabilir.
Bileşimin Dönüştürülmesi
Bazen bileşimlerin dönüştürülmesi gerekebilir. Örneğin ağırlık oranından, atom yüzdesi bulunabilir. Bu kısımda hayali 1 ve 2 elementleri kullanılarak bu dönüşümlerin
gerçekleştirileceği denklemler üzerinde durulacaktır. Bir önceki kısımdaki notasyonların kullanılması ile dönüşüm
ifadeleri aşağıda verilmiştir.
Yalnızca iki element söz konusu olduğu için, aşağıda verilen ifadelerin kullanılması ile yukarıda verilen denklemlerdeki hesaplamalar basitleştirilebilir.
MALZEME BILGISI‐B4
Öte yandan, yeri geldiğinde konsantrasyonun ağırlık oranından, bir bileşenin malzemenin birim hacmindeki kütlesine (yani konsantrasyonun, ağ.%’den
kg/m3’e) dönüştürülmesi gerekli olabilir. Örneğin, yayınma hesaplamalarında genellikle konsantrasyon kg/m3 olarak ifade edilir. Bu şekilde ifade edilen konsantrasyonlar iki üs kullanılarak gösterilecektir (C1’’ ve C2’’) ve hesaplamaları ile ilgili denklemler aşağıda verilmiştir.
Yoğunluğun ifadelerde gr/cm3 cinsinden konulması durumunda C’
ve C’ kg/m3 olarak elde edilir. Ayrıca, yeri geldiğinde, iki bileşenli
alaşımlarda, ağırlık oranı veya atom yüzdesi olarak verilen
bileşimden, alaşımın yoğunluğunun ya da atom ağırlığının
belirlenmesi istenebilir. Aşağıdaki denklemlerde, Port ve Aort
sırasıyla alaşımın yoğunluğunu ve atom ağırlığını temsil etmektedir.
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
DİSLOKASYONLAR—ÇİZGİSEL KUSURLAR
Dislokasyonlar, çevrelerindeki bazı atomların kristal içindeki düzene bir miktar aykırı olarak konumlandıkları çizgisel veya tek boyutlu kusurlardır. Bir kristalin içerisinde sona eren bir ek (ilave) düzlem
veya ek yarı düzlemin bulunduğu Şekil 4.3’te dislokasyon türlerinden biri olan kenar dislokasyon
şematik olarak gösterilmiştir. Bu dislokasyonun
merkezinde yer alan ve ek yarı düzlemin kristal içinde sonlandığı kenar boyunca tanımlanan çizgiye dislokasyon çizgisi denir. Kenar dislokasyonu için dislokasyon çizgisi sayfa düzlemine dik olarak uzanmaktadır.
MALZEME BILGISI‐B4
Bir diğer dislokasyon türü de vida dislokasyonudur. Bu
kusumu Şekilde gösterilen çarpılmayı oluşturacak
şekilde uygulanan bir kayma gerilmesi sonucu
meydana geldiği düşünülebilir. Kristalin ön üst kısmı,
alt kısmına göre bir atom mesafesi büyüklüğünde
sağa doğru kaymıştır. Burada vida dislokasyonundan
kaynaklanan ve Şekilde AB ile gösterilen dislokasyon
çizgisi boyunca gerçekleşen çarpılma da çizgiseldir.
Vida dislokasyonu ismini, atom düzlemlerinin
dislokasyon çizgisi etrafında spiral veya helisel bir yol
izlemesinden alır. Bazen vida dislokasyonları U
sembolü ile gösterilir.
MALZEME BILGISI‐B4
Kristal malzemelerde dislokasyonların Çoğu tek türde
yani sadece kenar veya vida dislokasyonu halinde bulunmaz. Daha çok her iki türün bir arada bulunduğu yani vida ve kenar bileşenlerinden oluşan karışık dislokasyon halinde bulunurlar. Şekil 4.5 ‘te bu üç
dislokasyon türü şernatik olarak gösterilmiştir. Kristalin iki yüzeyi arasında meydana gelen çarpılma, farklı mertebelerde vida ve kenar hileşenlere sahip olan bir karışık dislokasyonun etrafında oluşımıştur.
Bir dislokasyonun kafeste oluşturduğu çarpılmanın yönü ve büyüklüğü, b harfi ile gösterilen Burgers
vektörü ile ifade edilir. Şekil 4.3 ve 4.4’te kenar ve vida dislokasyonları için Burgers vektörleri gösterilmiştir. Dislokasyonun türü, dislokasyon çizgisi ve Burgers
vektörünün hirbirleri ile yaptıkları açı ile tanımlanır. Kenar dislokasyonunda Burgers vektörü, dislokasyon
çizgisine dik (Şekil 4.3), vida dislokasyonunda ise paraleldir
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
Burgers vektörü ve dislokasyon çizgisinin, birbirlerine dik ya da paralel olmadığı durumlarda ise karışık dislokasyon söz konusudur. Ayrıca kristalin içinde bir dislokasyonun yönü ve türü değişse de (örneğin, kenardan, karışığa ve karışıktan vidaya doğru) Burgers Vektörü dislokasyon çizgisi boyunca hep aynı kalır.
Neredeyse bütün kristal malzemelerde bulunan dislokasyonlar, katılaşma veya plastik deformasyon sırasında ya da hızlı soğumadan kaynaklanan ısıl gerilmeler sonucunda oluşur. metallerin ve kristal yapılı seramiklerin plastik deformasyonu dislokasyonlar vasıtasıyla
gerçekleşir.
MALZEME BILGISI‐B4
ARAYÜZ KUSURLARI
Arayüz kusurları, farklı kristal yapılara veya farklı kristal yönlenmelere sahip bölgeleri ayıran iki boyutlu sınırlardır. Malzemelerin dış yüzeyleri, tane sınırları, faz sınırları, ikiz sınırları ve dizi hataları düzlemsel kusurları oluşturur.
Dış Yüzeyler
En belirgin arayüz kusurlarından olan dış yüzeylerde, kristal yapı sona erer. Yüzey atomları yapabileceklerinden daha az sayıda komşu atom ile bağ yaptıkları için, iç kısımlardaki atomlara göre enerjileri daha yüksektir. Yüzey atomlarının gerçekleştiremediği bağlardan dolayı, yüzeylerde alan başına enerji (J/m2 ya da erg/cm2) olarak tanımlanan bir yüzey enerjisi söz konudur. Malzemeler bu enerjilerini en düşük değere getirmek için mümkünse toplam yüzey alanlarını minimize etmeye çalışırlar. Örneğin, su damlacıklarının küresele yakın şekil alma eğilimleri gibi, sıvılar minimum yüzey alanına sahip biçimleri oluşturur. Doğal olarak, mekanik açıdan rijit katılar için bu mümkün değildir.
MALZEME BILGISI‐B4
Tane Sınırları
Diğer bir arayüz kusuru tane sınırlarıdır. tane sınırları çok kristalli malzemelerde, farklı yönlenmelere sahip küçük taneleri veya kristalleri ayıran sınırlardır. Tane sınırları atomsal açıdan şematik olarak önceki sayfada gösterilmiştir. Muhtemelen bir kaç atom genişliğinde olan tane sınırı bölgesinde, bir tanenin kristal yönlenmesinden, diğer tanenin yönlenmesine geçişte, atom dizilişinde bir süreksizlik ya da sapma meydana gelir.
Komşu taneler arasında çeşitli derecelerde yönlenme farkı bulunabilir. Bu fark, birkaç derece kadar küçük olduğunda, küçük açılı tane sınırları söz konusudur. Bu sınırlar birbirlerine göre belirli şekilde sıralanmış bir dizi dislokasyon vasıtasıyla açıklanabilir. Kenar dislokasyonları, hizalandıklarında, basit bir küçük açılı tane sınırı oluşmuş olur. Bu tip sınırlar, eğik sınır olarak adlandırılır ve yönlenmeler arasındaki açı farkı, şekilde 0 ile gösterilmiştir. Yönlenmeler arasındaki açı, sınıra paralel olarak meydana geldiğinde, bir dizi vida dislokasyonu
vasıtasıyla açıklanabilen burkulma sınırı oluşur.
MALZEME BILGISI‐B4
İkiz sınırı kristal kafeste ayna simetrisi oluşturan, yani bu sınırın bir tarafında bulunan
atomların, diğer taraftaki atomların ayna görüntüsü konumlarında bulunduğu bir tür
tane sınırıdır (Şekil 4.9). Bu sınırların arasında kalan bölgede bulunan malzeme ikiz olarak adlandırılır.
İkizler mekanik kayma kuvvetlerinin uygulanması (mekanik ikizler) veya deformasyondan
sonra uygulanan tavlama işlemleri (tav ikizleri) sonucu atomların yer değiştirmeleriyle
oluşur. İkizlenme metalin kristal yapısına bağlı olarak belirli kafes düzlemlerindeki belirli
doğrultularda meydana gelir. Tav ikizleri tipik olarak YMK yapılı metallerde, mekanik
ikizler ise HMK ve SDH yapılı metallerde görülür. MALZEME BILGISI‐B4
ATOM TİTREŞİMLERİ
Katı malzemelerdeki bütün atomlar, kristal kafes noktalarında çok hızlı bir şekilde titreşir.
Atomların yerlerinde sabit durmadıkları gözönüne alındığında, atom titreşimleri de kusur olarak düşünülebilir. Herhangi bir anda, bütün atomlar aynı frekans, genlik ve enerjide titreşmez. Belirli bir sıcaklıkta, katıyı oluşturan atomların enerjilerinde, bir ortalama enerji
değeri etrafında dağılım söz konusudur. Belirli bir atomun enerjisi de zamanla gelişi güzel bir şekilde değişir. Sıcaklık arttıkça, ortalama enerji artar ve aslında katıların sıcaklığı atomların veya moleküllerin ortalama titreşim aktivitelerinin bir ölçüsüdür. Oda sıcaklığında atomların tipik titreşim frekansı saniyede 10’ titreşim ve genliği ise nanometrenin bir
kaç binde biri mertebesindedir.
MALZEME BILGISI‐B4
Yeri geldiğinde malzemelerin özelliklerini etkileyen yapısal öğelerin ve kusurların incelenmesi gerekir. Bazı yapı öğeleri makro (makroskobik) boyuttadır, diğer bir deyişle yardım almadan gözle gözlemlenebilecek kadar büyüktür. Örneğin, çok kristalli numunenin yapısında bulunan tanelerin şekli ve ortalama boyutu veya çapı önemli yapısal özelliklerdendir. Alüminyumdan imal edilmiş cadde ışıklandırma direklerine ve otobanlarda yol
kenarlarında bulunan metal bariyerlere yakından bakıldığında, makro boyutlarda taneler bariz bir şekilde görülebilir. Şekilde gösterilen bakır ingotun kesit yüzeyinde farklı dokulara sahip nispeten büyük taneler açık olarak görülebilir. Bununla birlikte, malzemelerin çoğu, ayrıntılarının ancak bazı mikroskopların kullanılması durumunda incelenebileceği, mikron mertebelerinde ya da mikro boyutlarda tanelerden meydana gelir.
MALZEME BILGISI‐B4
Optik Mikroskop ile İnceleme MİKROSKOBİK İNCELEME YÖNTEMLERİ
Bu yöntemin uygulandığı mikroyapı incelemelerinde, ana elemanları görüntüleme ve ışıklandırma sistemleri olan ışık mikroskobu kullanılır. Görünür ışığı geçirmeyen yani opak
(saydam olmayan) malzemeler için (metallerin hepsi seramiklerin ve polimerlerin çoğu),
malzemelerin sadece yüzeylerinin incelenmesi mümkündür ve ışık mikroskobu yansıtma
modunda kullanılmalıdır. Mikroskop ile bakıldığında, mikroyapıdaki çeşitli bölgelerin ışığı farklı yansıtmasından dolayı, iç yapı görüntülerinde farklı tonlarda (kontrastlarda) bölgeler görülür. Bu yöntemle ilk önce metaller incelendiğinden, bu tip incelemeler genellikle
metallografik olarak adlandırılmıştır.
MALZEME BILGISI‐B4
(a) Parlatılmış ve dağlanmış tanelerin optik mikroskopta nasıl görünebileceği, (b) (a) şıkkında görülen tanelerin bulunduğu bölgenin kesitinde kristal yönlenmelerinin farklı olmasından dolayı, dağlama davranışlarının ve dağlama sonucu oluşan yüzey dokularının, taneden taneye nasıl değişebileceğini gösteren şematik resimler. (c) Çok kristalli bir pirinç numunenin mikroyapısı
MALZEME BILGISI‐B4
Önemli mikroyapı detaylarının ortaya çıkarılması için, dikkatli ve özenli yüzey hazırlama
faaliyetleri yapılmalıdır. İlk önce düzgün, ışığı ayna gibi yansıtan bir yüzey elde edilinceye kadar, numune yüzeyine, zımparalanma ve parlatma işlemleri uygulanır. Bu işlemler, kademeli olarak, daha ince aşındırıcı içeren zımpara kağıtlarının ve aşındırıcı tozların kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Daha sonra uygun bir dağlayıcının yüzeye uygulanmasıyla gerçekleştirilen dağ/ama işlemi sonucu mikroyapı ortaya çıkarılır. Tek fazlı malzemelerde, tanelerin kimyasal reaktiflikleri kristal yönlenmelerine göre farklılık gösterdiği için, çok kristalli numunelerde, dağlama davranışı taneden taneye farklılık gösterir. Şekil 4. 13b’de gelen ışığın, dağlanmış halde bulunan ve değişik yönlenmelere sahip ü. farklı tane yüzeyinden, nasıl yansıdığı, Şekil 4. 1 3a’da ise bu tanelerin mikroskop altında görülebilecek muhtemel yüzey yapısı şematik olarak verilmiştir. 11cr bir tanenin dokusu ve parlaklığı kendisinin yansıtma özelliğine göre değişir. Şekil 4.1 3c’de bu özellikleri sergileyen çok kristalli bir numunenin mikroyapı fotoğrafı gösterilmiştir.
MALZEME BILGISI‐B4
Elektron Mikroskobu ile İnceleme
MALZEME BILGISI‐B4
Bir optik mikroskop ile elde edilebilecek en büyük büyütme oranının üst sınırı yaklaşık
2000 büyütmedir. Bunun yanında, bazı yapısal öğeler optik mikroskop ile inceleme yapılmasına olanak vermeyecek kadar ince ve küçüktür. Bu gibi durumlarda, çok daha büyük
büyütmelerin mümkün olduğu elektron mikroskopları kullanılabilir. Görünen ışık yerine elektron ışımasının kullanılmasıyla incelenen yapının bir görüntüsü oluşturulur. Kuantum‐
mekaniğine göre, yüksek hızlı bir elektron, dalga özelliği sergiler. Dalga boyunun büyüklüğü elektronun hızı ile ters orantılı olduğu için (elektronların) yüksek voltaj lar altında hızlandırılması durumunda, 0,003 nm (3 pm) mertebelerinde dalga boylarına sahip elektronlar elde edilebilir. Küçük dalga boylarına sahip elektron ışınlarının sayesinde bu tip mikroskoplarda yüksek çözünürlük ve yüksek büyütme oranlarının elde edilmesi mümkün
olmaktadır. Elektron demetini (ışın demeti) odaklamak ve görüntü oluşturmak için manyetik lenslerin kullanılması dışında, mikroskobu oluşturan parçaların geometrisi temelde optik sistemler ile aynıdır. Elektron mikroskopları işlem sırasında elektron ışınlarının hem yansıdığı hem de malzeme içinden geçtiği (transmisyon) modlarda çalışabilir.
MALZEME BILGISI‐B4
Transmisyon (geçirimli) Elektron Mikroskobu
Bir transmisyon elcktron mikroskobu (TEM) ile elde edilen bir g.rüntü, numune içinden geçen elektron ışınları tarafindan oluşturulur ve bu yöntem ile numunenin iç kısımlarında bulunan mikroyapı ayrıntılarının gözlenmesi mümkündür. G.rüntüdeki farklı kontrastlardaki bölgeler, çeşitli mikroyapı öğelerinde ya da kusurlarında farklı açılarda kırınan
ya da saçınan elektron ışınları sayesinde meydana gelir. Katı malzeıııeler elektron ışınlarını yüksek oranda absorbe eder. Bu nedenle, incelenecek numunenin, üzerlerine gelen
elektron ışınlarının kayda değer bir kısmının içlerinden geçmesini sağlayacak şekilde, çok
ince bir folyo halinde hazırlanması gerekir. Görüntünün oluşturulması için, numune içinden
geçen elektron ışınları bir floresan ekran veya fotoğraf filmi üzerine yansıtılır. Trans
misyon elektron mikroskoplarında, dislokasyonların incelenmesi için sıklıkla kullanılan x 1000000’a yakın büyütme oranlarının elde edilmesi mümkündür.
MALZEME BILGISI‐B4
Tarama elektron mikroskobu [Scanniug electron microscopy ($EM)1 çok daha yeni ve
mikroskobu (SEM) son derece kullanışlı bir inceleme aracıdır. İncelenecek nurnunenin
yüzeyi bir elektron demeti ile taranır ve yansıyan (ya da geri‐saçınan) elektron ışınları toplanır ve tarama hızı ile aynı hızda (tüplü televizyon ekranlarında olduğu gibi) katot ışınım tüpü üzerinde gösterilir. İstenildiğinde fotoğrafolarak da kaydedilebilen ekrandaki g.rüntü numunenin yüzey ayrıntılarını gösterir. SEM incelemesi öncesi yüzeye parlatma ve dağlama işlemlerin uygulanmasına gerek yoktur ancak istendiğinde yüzeye parlatma ve dağlarna işlemi uygulanabilir. Bunun yanında yüzeyin mutlaka elektriksel açıdan iletken olması gerekir ve elektriği geçirmeyen malzemelerin yüzeylerine çok ince bir metalik kaplama uygulanmalıdır. Bu yöntemde X 10 kadar kü.ük ve X 50 000’den fazla büyütmeler elde etmek mümkündür. Derinlik y.nünde de yüksek ..zünürlük sağlanabilir. Ayrıca, ilave aksamın kullanılmasıyla, çok kü.ük yerel yüzey bölgelerinde niteliksel ya da yarı‐niceliksel elernent bileşim analizleri yapılabilir.
MALZEME BILGISI‐B4
Tarama Uç (probe) Mikroskobu
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
MALZEME BILGISI‐B4
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
7 391 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content