Amorf Nedir ?

Amorf Nedir ? Amorf Malzeme Özellikleri Nelerdir ?

Amorf bir çok metalurji ve malzeme mühendisi tarafından çok yakından tanınan bir terimdir. En temel tarifi ile amorf malzeme kristal olmayan anlamına gelmektedir. Kelimenin temeli Yunanca’dan gelmekte olup şekle sahip olmayan anlamına gelir. Genellikle sıvı ve gaz fazındaki malzemeler amorf yapıdadır. Yani belirli bir şekle sahip değildirler.

Bilinen bir çok metal katı halde iken kristal yapıdadır. Yani atomik boyutta incelendiğinde tane ve tane sınırları rahatlıkla görülebilmektedir. Bu da metallerin sıvı fazdan katı faza geçerken kendilerine kristal yapı oluşturabilecek kadar zaman bulması ile alakalıdır.

Metaller eritildiklerinde ise, sahip oldukları kristal yapıyı kaybederler. Metal haricinde bir çok mühendislik malzeme grubu oda sıcaklığında kristal yapıya sahip olmayan madde yani ; amorf olarak belirlenmiştir. Amorf tanımı ise mühendislikte genellikle bu tip malzemeleri tarif etmek için kullanılmaktadır. Metal grubuna girmeyen, cam, plastik, polimer grupları genellikle bu amorf yapıya sahip malzemelerdir.

Amorf malzeme denildiğinde, işin özünü daha iyi anlayabilmek için konuyu atomsal boyutta incelemek gerekmektedir. Yinelediğimiz gibi, malzemelerde atomsal dizilim kristal ve kristal olmayan şeklinde ikiye ayrılmaktadır. Kristal olmayan dizilim amorf olarak nitelendirilir. Kristal yapılar, atomsal dizilim açısından düzenli, kendini tekrarlayan ve yoğundur. Ancak; amorf dizilimlerde atomlar gelişigüzel dizilim halindedir.

 

Android Uygulamamızı Google Play’den Yükleyebilirsiniz. Eski Uygulamayı Telefonunuzdan Kaldırabilirsiniz.

MetalurjiMalzemeNet
MetalurjiMalzemeNet
Developer: Murat Kulaç
Price: Free

 

Amorf Malzeme Özellikleri Nelerdir ?

Kristal ve kristal olmayan malzemelerin atom dizilimleri şematik olarak aşağıdaki şekilde verilmektedir.

Amorf Nedir ?

Amorf-Kristal Malzeme Atom Dizilimleri

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, kristal yapılar yoğun ve düzenli bir şekilde atom dizilimine sahip iken, amorf yani düzensiz malzeme grupları dağınık bir atom dizilimine sahiptir.

Amorf atom dizilimine sahip olan malzemelere örnek olarak, bir metalin ergitilmesini verebiliriz. Katı halde bulunan metal atomları kristal düzeninde yoğun bir dizilimdedir. Ancak; metal ergitildiğinde ve sıvı faza geçtiğinde daha az yoğun bir dizilime sahiptir. Bu da, katıdan sıvı faza geçildiğinde yoğunluğun azalmasının temel nedenidir. Aynı kütleye sahip bir malzeme daha az yoğun bir faza geçtiğinde hacmi de artar. Yani bir çok malzeme grubunda katıdan sıvı faza geçildiğinde hacim artacaktır.

Buz bu konuda bir istisnadır. Su donup da buz haline geldiğinde diğer bir çok malzemenin aksine hacmi büyür ve yoğunluğu azalır. Göl ya da denizler donduğunda üst kısımdan donmasının temel nedeni budur. Çünkü buz haline gelen su, hacmi artar ve yoğunluğu azalır. Dolayısı ile göl ve denizlerin üst kısmında konuşlanır.

Faz Dönüşüm Prosesi


Kristal dizilime sahip bir yapı ile düzensiz dizilime sahip bir yapının faz dönüşümleri birbirlerinden farklıdır. Aşağıdaki grafik, liseden beri öğretilen bir faz dönüşüm grafiğidir.

Faz Dönüşüm Grafiği

Kristal Yapılarda Faz Dönüşüm Grafiği

Kristal yani düzenli atom dizilimine sahip yapılarda, malzeme üzerine ısı enerjisi verildikçe sıcaklığı kademeli olarak artacak ve katıdan sıvıya, sıvadan da gaz fazına geçerken sıcaklık sabit kalacaktır. Sıcaklığın sabit kaldığı bu durumlarda, düzenli kristal yapıların hacimleri artar. Süreç tam tersine işlerse, yine kristal yapılarda gazdan sıvıya, sıvıdan da katı hale geçiş esnasında hacim küçülecektir ve yoğunluk artacaktır. Bu anlatılan süreç düzenli atom dizilimine sahip kristal yapılar için geçerlidir. Düzensiz atom dizilimine sahip yapılar için bu husus geçerli değildir.

Sıcaklığın sabit kaldığı ” Kırmızı ” ile işaretli kısımlarda faz dönüşümü esnasında hacim değişimi ani bir şekilde gerçekleşir. Bu değişimin temel nedeni, örnek olarak metallerde katıdan sıvı faza geçişlerde açığa çıkan füzyon ısısıdır. Katıdan sıvıya geçiş esnasında metal dışarıdan bu füzyon ısısı kadar bir enerji alır. Tam tersi durumlarda ise, sıvıdan katıya geçiş esnasında bu füzyon ısısı kadar olan enerjiyi dışarı vermektedir.

Cam Geçiş Sıcaklığı

Cam Geçiş Sıcaklığı

Amorf malzeme gruplarına baktığımızda ise, yukarıdaki gibi bir grafik elde edilmektedir. Yukarıda görülen grafikte sol kısım kristal yapıyı, sağ kısım ise düzensiz atom dizilimine sahip yapıyı göstermektedir. Görüldüğü gibi buradaki değişim sırasında sıcaklığın sabit kaldığı bir durum yoktur.

Amorf Yapılarda Cam Geçiş Sıcaklığı

Düzensiz yapılarda ( örneğin cam ), soğuma esnasında yavaş bir şekilde katı hale dönüşme gerçekleşmektedir. Katı hale geçmeden önce ” Aşırı Soğuk Sıvı ” adı verilen bir geçiş fazına girer. Yukarıdaki şekildeki sağdaki grafikte görüleceği gibi, ani bir hacimsel değişiklik göstermez. Yani, sıcaklık etkisi ile herhangi bir genleşme ya da büzülme meydana gelmeden faz dönüşümünü tamamlar.

Cam soğuma sırasında direkt katı hale geçmez. İlk önce viskoz ( Daha yoğun ), en sonunda da katı faza dönüşümünü tamamlar.

Cam, soğutulurken katı hale dönüştüğü bir sıcaklığa geldiğinde tam bu noktadaki sıcaklığa ” Camsı Geçiş Sıcaklığı “ adı verilir.

Aynı grafiğe bakarsanız, ” Glass Transition Temperature ” yani camsı geçiş sıcaklığı noktasından sonra, ısı ve sıcaklık değişimi grafiğinin eğimi değişir. Daha da açacak olursak ;

Malzemeye bu noktadan sonra ısı enerjisi verilmeye devam edilir ise, malzemedeki sıcaklık değişim miktarı daha düşük olacaktır.

Sonuç

Kristal ve kristal olmayan ürün grupları incelendiğinde sıvı fazdan katı faza geçerken atomsal düzlemde meydana gelen değişiklikler birbirlerinden farklıdır. Kristal yapıdakiler, sıvı fazdan katı faza geçerken, düzensiz yapıdan düzenli ve yoğun bir yapıya dönüşürler. Ancak; amorf malzemeler ( Cam gibi ) sıvı fazdan katı faza geçiş esnasında, atomsal dizilimleri düzenli hale gelmezler. Sıvı fazda atom dizilimi nasıl ise, katı fazda da o şekilde devam etmektedir. Bu nedenle, kristal yapıdaki malzeme grupları, katılaşırken hacim kaybederken, amorf malzemelerde bu hacim kaybı yaşanmaz.

Kaynaklar

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

https://www.britannica.com/science/amorphous-solid

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/amorphous-solid

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Book%3A_Chemistry_(Averill_and_Eldredge)/12%3A_Solids/12.1%3A_Crystalline_and_Amorphous_Solids

 

Yorum Yaz