DEFORMASYON MEKANIZMALARı

MALZEME BİLİMİ
(DERS NOTLARI)
Deformasyon Mekanizmaları
Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR
Doç.Dr. Özkan ÖZDEMİR
Bölüm 7.
DEFORMASYON MEKANIZMALARı
Plastik deformasyonda metal atomların kalıcı yer değiştirmesi dört temel
mekanizma ile gerçekleşebilir. Bunlar:
Kayma (Slip)
 İkizlenme (Twinning)
 Tane sınırlarının kayması (grain boundary sliding)
 Yayınma Sürünmesi (creep)

Bu mekanizmalardan en önemlisi kaymadır ve düşük sıcaklıklarda malzemelerin
deformasyonu genel olarak kayma ile gerçekleşir. İkizlenme yine düşük
sıcaklıklarda gerçekleşen ve özellikle SPH kristal yapıdaki metallerde önemli bir
mekanizmadır. Fakat kaymaya oranla toplam deformasyona olan katkısı çok
azdır.
Tane sınırlarının kayması ve sürünme ise yüksek sıcaklıklarda oluşan
deformasyon mekanizmalarıdır.

Mükemmel bir kristalin plastik deformasyonu için gerekli gerilme, gerçek
kristalin malzemenin deformasyonu için gerekli gerilmeden çok daha fazladır.

Plastik deformasyonu sağlayan max. Teorik kayma gerilmesi;
G
G
G G=kayma elastisite modülü
 max 
veya ile
2
10 30

Teorik çekme mukavemeti;
 max
E
E
E
 veya ile
8
8 15
Örneğin, Al metalinin elastik modülü E=70000 MPa civarındadır. Bu nedenle
mükemmel bir Al kristalinin mukavemetinin yaklaşık 8750 MPa olması
beklenir. Fakat ticari olarak kullandığımız Al alaşımlarının mukavemeti 40-550
MPa arasında değişmektedir. Görüldüğü gibi gerçekte metallerin mukavemetleri
teorik mukavemetlerinden çok daha azdır. Bunun nedeni malzeme içindeki
hatalardan özellikle dislokasyonlardan kaynaklanmaktadır.
Kayma, atom düzlemlerinin birbiri
üzerinde kayması veya ötelenmesi ile
gerçekleşir.
Kayma, atom yoğunluğu en fazla olan
düzlemlerle (kayma düzlemi) ve kayma
düzlemi üzerinde atomların en sık
bulundukları
doğrultularda
(kayma
doğrultusu) dislokasyonların hareketi ile
meydana gelmektedir.
KAYMA
Schmid Kanunu:
Kayma işleminin incelenmesi ile farklı kristal yapılara sahip metallerin davranışlarındaki
farklıklar anlaşılabilir. Tek kristalli silindirik metale tek yönlü F kuvvetinin uygulandığı
kabul edilsin (Şekil).
 ve  açıları tanımlanarak uygulanan kuvvete göre kristaldeki kayma düzlemi ve yönü
belirlenebilir.  kayma yönü ve uygulanan kuvvet arasındaki açı,  ise kayma düzleminin
normali(dik) ile uygulanan kuvvet arasındaki açıdır.
KRITIK KAYMA GERILMESINE ETKI EDEN
FAKTÖRLER
•Kimyasal Bileşim
•Dislokasyon Yoğunluğu
•Sıcaklık
•Deformasyon Hızı
İKIZLENME
Kaymanın kolay olmadığı durumda plastik deformasyona katkıda bulunur. İkiz oluşumuyla
ötelenmiş ve ötelenmemiş atomlar ikiz düzlemine göre birbirinin aynada aksidir.
İkizlenmede atomlar, atomlararası mesafenin bir kesri kadar hareket eder. Kayma bir çok
atom boyutunda olurken ikizlenmede atom hareketi bir atom boyutundan daha az olabilir.
1.
2.
Deformasyon ikizleri: Daha çok HSP ve HMK metallerde görülür. Çok yüksek
deformasyon hızlarında veya ani yüklenmelerde ve düşük sıcaklıklarda
meydana gelir, bu şartlarda kayma kolaylıkla olmaz.
Tavlama ikizleri: Daha çok YMK metallerde görülür. Soğuk deformasyon
sonrası yapılan tavlama esnasında kristaller büyürken oluşur.
KAYMA ILE İKIZLENMENIN FARKLARı

Mekanik İkizlenme, çok yüksek deformasyon hızlarında veya ani yüklemelerde ve
düşük sıcaklıklarda meydana gelir.

Mekanik ikizlenme ile oluşan deformasyon, toplam deformasyonun küçük bir
miktarıdır.

İkizlenme için gerekli olan gerilme, kayma için gerekli olan gerilmeden daha fazla
olup, sıcaklığın ikizlenmeye etkisi kaymaya etkisinden daha azdır.

Kayma sonrası kristal düzlemleri veya atomların sıralanmış düzeni, kayma düzleminin
altında ve üstünde aynı olup, deformasyon öncesi kristal düzenine sahiptirler.

Kayma bir çok atom boyutunda olur. İkizlenmede atomların kayması veya hareketi bir
atom boyutundan daha az da olabilir.

İkizlenmenin olduğu bölgedeki atomların veya atom düzleminin hepsi deformasyona
uğrar. Kayma ise farklı kayma düzlemlerinde olur.

Kaymanın yönü + veya – olabilir. İkizlenmede ise ikizlenme doğrultusu ancak ikiz
görüntüsü oluşturacak şekilde sınırlıdır.
•TANE SINIRLARININ KAYMASI VE YAYINMA SÜRÜNMESİ

Yüksek sıcaklıklarda ve düşük deformasyon hızlarında plastik deformasyon, tane
sınırlarının kayması ve yayınma sürünmesi mekanizması (atomların yer değiştirmesi) ile
olur.

Tane sınırlarının kayması ile taneler birbirine göre yer değiştirir. Tane sınırı çekme ekseni
ile 45’lik açı yaptığı zaman en fazla kayma olur.

Saf metallerde sürünme deneyinde deformasyonun %30’nu tane sınırlarının kayması ile
oluştuğu saptanmıştır.

Tane sınırlarında büyük boşlukların oluşması dislokasyon hareketi ile engellenir

Yüksek deformasyon sıcaklığı T0,9Tm ve dislokasyon hareketi için gerekli kritik
gerilmeden daha düşük gerilme değerlerinde, malzeme yayınma sürünmesi ile şekil
değiştirebilir.
KAYNAKLAR: E. Sabri KAYALI, Plastik Şekil Verme İlke ve Uygulamaları,