Metal Fatigue (Metal Yorgunluk)

[haci 0]

Bir metal teli sağa sola, (aşağı yukarı) sürekli bükersek, tel kopar.  Bu kopmada moleküler mekanizma nedir?

[anibal 0]

BU mevzuda moleküler mekanizma yok ki... Metal yorgunluğu, metalin değil, metale etkiyen dış etmenlerin belirlediği bir mevzudur. 

 

Ha, elbette, her halukarda metal de bir takım moleküllerden oluşuyor, ama tanım olarak, metal yorgunluğu o seviyede incelenmez. 

 

Eğer çeşitli etmenlerin moleküler seviyede yarattığı etkiyi merak ediyorsan, ona dair çeşitli araştırmalar var. Google'u biraz eşeler, bize de anlatırsın...

 

[haci 0]

13 dakika önce, anibal yazdı:

BU mevzuda moleküler mekanizma yok ki... Metal yorgunluğu, metalin değil, metale etkiyen dış etmenlerin belirlediği bir mevzudur. 

 

Ha, elbette, her halukarda metal de bir takım moleküllerden oluşuyor, ama tanım olarak, metal yorgunluğu o seviyede incelenmez. 

 

Eğer çeşitli etmenlerin moleküler seviyede yarattığı etkiyi merak ediyorsan, ona dair çeşitli araştırmalar var. Google'u biraz eşeler, bize de anlatırsın...

 

Ben gereken bilgileri Google dan buldum.. Olayı az çok biliyorum yani.. Metal yorgunluğunun kuantum mekanik mekanizmasını araştırıyorum. Bu konuda bir kuram oluşturacağım. Konu seni de ilgilendirir, bilimsel konulara merakı olanları da ilgilendirir. Çok ilginç bir konu. Eğer konu ile ilgileneceksin, bu düşüncelerinden vazgeç ve biraz araştır. Metal yorgunluğu metalle ilgilidir. Çünkü yorulan metaldir.. Dış etmenler metali oluşturan atom ve moleküllerde öyle bir etkiye neden olurlar ki, metal sonunda iyice yorulup kopar veya parçalanır. Biraz düşün.. Belki sen de bir teori geliştirebilirsin...

[anibal 0]

Sen birşeyler geliştir, araştırmak, test ettirmek falan kolay. Koskoca Malzeme Enstitüsü var bizim işyerinde, gider sunarız, sorun değil.

 

http://me.mam.tubitak.gov.tr/

 

Şimdi, biyoloji desen tamam, yazılım desen tamam, elektronik desen tamam, ama metalurji bana baya uzak bir konu. Genede elimden gelen desteği veririm elbette. 

[SHORTWAVE 0]

3 saat önce, haci yazdı:

Bir metal teli sağa sola, (aşağı yukarı) sürekli bükersek, tel kopar.  Bu kopmada moleküler mekanizma nedir?

https://tr.m.wikipedia.org/wiki/Metalik_bağ

 

Atom bağlarını elektronlar yapıyor.

 

Civa gibi sıvı olanların atom bağları kopunca yeniden birleşiyor.

 

Katı metallerin atom bağlarının kopunca tekrar birleşmemesinin sebebini bilmiyorum.

 

Oyuncak manyetik bilyaların birbirlerine bağlarını atom bağlarına  benzetiyorum. 

 

[haci 0]

Bu konu hakkında bilinenler benim sandığımdan daha az. Bir yanda molekülleri bir arada tutan güçler var.. Öte yanda o güçleri mekanik olarak bozan kuvvetler var.

Yani biz moleküler düzeyde metalleri bir arada tutan kuvvetlerin kinetik olarak etkilenmesinden bahsediyoruz. Kinetik enerji kuantum mekanik olarak bütünlüğünü koruyan metalleri parçalarken kuantum mekanik bir yöntem izlemek zorunda.. Ayrıcabu arada metal yorgunluğundan sorumlu potansiyel enerji de birikiyor.

[haci 0]

https://en.wikipedia.org/wiki/Intermolecular_force

 

Molekülleri bir arada tutan kuvvetler:

 

Ion-induced dipole forces

Ion-dipole forces

Hydrogen bonding

van der Waals forces – Keesom force, Debye force, and London dispersion force

 

Bu kuvvetler nasıl oluyor da mekanik enerjiden etkileniyorlar?

Enerji moleküllerin arasına giriyor ve orada potansiyel enerji olarak kalıyor. Metalin bükülmesi devam ettikçe bu enerji giderek birikiyor ve bir süre sonra molekülleri bir arada tutan kuvvetleri nötralize edip, metali koparıyor. Yukardaki kuvvetlerin üstesinden geliniyor yani... Bunun kuantum mekanik bir açıklaması var mıdır?

 

 

[anibal 0]

1 hour ago, haci said:

https://en.wikipedia.org/wiki/Intermolecular_force

 

Molekülleri bir arada tutan kuvvetler:

 

Ion-induced dipole forces

Ion-dipole forces

Hydrogen bonding

van der Waals forces – Keesom force, Debye force, and London dispersion force

 

Bu kuvvetler nasıl oluyor da mekanik enerjiden etkileniyorlar?

Enerji moleküllerin arasına giriyor ve orada potansiyel enerji olarak kalıyor. Metalin bükülmesi devam ettikçe bu enerji giderek birikiyor ve bir süre sonra molekülleri bir arada tutan kuvvetleri nötralize edip, metali koparıyor. Yukardaki kuvvetlerin üstesinden geliniyor yani... Bunun kuantum mekanik bir açıklaması var mıdır?

 

 

 

Potansiyel falan değil.. Konu tamamen elektron bağları...

 

Tamam, metalurji bilmem ama, konunun elektronikle ciddi bir alakası var: Yarı iletkenler. Serbest elektron meselesinin kuantum açısından en rahat anlaşılacağı şey, yarıiletkenlerdir. Oyuklar falan... Biraz onları araştır derim. 

 

Metallerde, dış elektronlar kolayca serbest kalabiliyor. Bu serbest kalan elektronlar metal atomlarının arasında gezinip duruyor. Elektronsuz kalan atomun, fazla kalan pozitif yükü de bu elektronlar tarafından çekilip birarada kalmasını sağlıyor. Bu lise kitaplarında da yazan, bilinen basit, kaba açıklama. 

 

Fakat, biraz derinden bakarsan, elektronu gitmiş bir atomun, bir tarafı daha pozitif, öbür tarafı daha negatif olacaktır. Bu da, o atomların aynı zamanda birbirini de çekmesine, bir tür kristal yapıya sahip olmasına yol açar. Buzda bu şekilde kristalleşir. Bu yüzden, donmuş olan metal, muazzam kırılgandır, teknik olarak tebeşir gibi parçalanmaya yatkındır diyebiliriz. Metali biraz döversin, bu yapıyı hizalanmaya zorlarsın, bağlantılar iplik gibi dizilir, metalin kırılganlığı azalır. Buna da dövme demir denir. Biraz daha ileri gider, onu daha saflaştırır, bilhassa içindeki karbon oranını etkilersin, o zaman da malum çelik olur. 

 

Şimdi başa dönelim, yarıiletken teorisini okuduğunu farzediyorum. Bir metal atomunun bir yanı elektron, diğer yanı ise oyuk. İşte yukarda sayılan işlemler, elektron-oyuk-elektron-oyuk diziliminin sağlanmasına yol açıyor. Karbon ise, silisyuma katılıp onu n-tipi yapan fosforun yaptığı görevi görür. Ki, karbonu silisyuma katarsan, o görevi öyle dehşetli görür ki, silikon karbür olur ki, bilinen en sağlam, en sert, en yorulmaz şeylerden biri olacaktır. 

 

Çok kaba bir özeti böyle olayın. Metal yorgunluğu ile olan alakası da aynı düzlemde yer alıyor. Uygulanan yük, bir tür "dövme" gibi işliyor ve atomların yüke dik olarak iplikçikler halinde dizilmesine yol açıyor. Bu da, metali yükün olduğu yönde zayıflatıp, ona dik yönde güçlendiriyor. Bir ataşı öyle yorup kırarsan, bunun gerçekleştiğini ve kırlan yerin çok daha sert ve sağlam olduğunu görürsün. 

[haci 0]

Bu olay (yorulma) yalnız metallerde görülüyor. Zaten elementlerin çoğu için metal diyebiliriz. Organik moleküllerin böyle bir davranışı yok. Onları kırılmadan ve parçalanmadan istediğin kadar bükebilirsin. Senin açıklamaların oldukça mantıklı. Ama olayı tam olarak açıklamıyor. Metal teli birkaç kere ve kırılmadan bükersek, yorulmaya olan duyarlığı artıyor. Yani telin elektronları eski durumlarına geri dönmüyorlar. Buna potansiyel yorulma deniyor.. Yukardaki açıklamalar olayın reversible olması gerektiğine işaret ediyor ama olay reversible değil. Reversible olması için metalin yüzeyinin silinmesi gerekiyor. Bana öyle geliyor ki  ortada kuantum mekanik bir davranış var.. Biraz daha araştıracağım.. Bakalım altından bir çapanoğlu çıkacak mı?

[anibal 0]

2 hours ago, haci said:

Bu olay (yorulma) yalnız metallerde görülüyor. Zaten elementlerin çoğu için metal diyebiliriz. Organik moleküllerin böyle bir davranışı yok. Onları kırılmadan ve parçalanmadan istediğin kadar bükebilirsin. Senin açıklamaların oldukça mantıklı. Ama olayı tam olarak açıklamıyor. Metal teli birkaç kere ve kırılmadan bükersek, yorulmaya olan duyarlığı artıyor. Yani telin elektronları eski durumlarına geri dönmüyorlar. Buna potansiyel yorulma deniyor.. Yukardaki açıklamalar olayın reversible olması gerektiğine işaret ediyor ama olay reversible değil. Reversible olması için metalin yüzeyinin silinmesi gerekiyor. Bana öyle geliyor ki  ortada kuantum mekanik bir davranış var.. Biraz daha araştıracağım.. Bakalım altından bir çapanoğlu çıkacak mı?

 

Benim açıklamalar, çok yüzeysel.

 

Evet, olayda kuantum dinamikleri geçerli. Bu dinamikleri en iyi öğrenme yolu ise, yarı iletkenleri incelemek. En yaln ve temel açıklama, elektron - tünel - oyuk mekanizmasını açıklarken yapılanlar. Metalin bu hali de, o dinamiklerin bir sonucu. 

 

[SHORTWAVE 0]

 

Kalayın 13 derecenin altında parçalanmasının sebebi  kristal yapısının değişmesiymiş.

Kalay 13 derecenin altında Elmas ile aynı kristal yapısına sahip ama onun kadar sert olmuyor.

Kristal yapının değişme sebebide bilinmiyor.