Download to read offline
Alasimlar
- 1. GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİENSTİTÜSÜ FİZİK BÖLÜMÜ Öğretim Üyesi Doç.Dr. Metin Özer Hazırlayan A.Kürşat Bilgili Master:138302202 ALAŞIMLAR
- 2. GENEL AÇIKLAMALAR Katılarınbant yapısı kuramı,kristalin öteleme değişmezliğine sahip olduğunu varsayar. Ax B1-x bileşimi meydana getirmek üzere x ve 1-x oranındaki A ve B elementlerinin bir kristalin düzenli örgü noktalarını rastgele işgal ettiklerini farzedelim. Bu durumda kristalde artık öteleme simetrisi mükemmel değildir.
- 3. O zamanbiz, Fermi yüzeylerinin ve enerji aralıklarının varlığı gibi bant kuramının sonuçlarını kayıp mı edeceğiz? Enerji aralığı kaybolduğuna göre yalıtkanlar iletken mi olacaklar?
- 4. Bir safsızlıkatomunun,ters örgü olmayan dalga vektörlerinde. U® için fourier bileşenleri vereceği doğrudur. Fakat safsızlık derişiminin az olduğu durumlarda,rastgele potansiyellerin istatistiğine göre böyle bileşenler,U(g) ile karşılaştırıldığında, hiçbir zaman büyük değildir.
- 5. Safsızlık elementiperiyodik tabloda, yerini aldığı ev sahibi elementle aynı sutuna ait olduğunda, bu elementin atomik iyonları etkin potansiyele ev sahibininkine benzer bir katkıda bulunacağından,alaşımlanmanın sonuçları küçük olacaktır.
- 6. Alaşımlanmanın etkisininbir ölçüsü, özdirencin alçak sıcaklık limiti olarak tanımlanan kalıntı özdirençtir. Burada biz düzenli ve düzensiz alaşımlar arasında ayrım yapmalıyız. Eğer A ve B atomları örgü noktalarına rastgele yerleştiyse, bu alaşım düzensizdir. Düzenli fazlarda A ve B atomları düzgün birer dizin oluştururlar.
- 8. Düzenin elektriközdirenci üzerindeki etkisi şekil-2 ve şekil-3 te gösterilmiştir.
- 10. Yalıtkanlarda bantaralıklarının rastgele potansiyel bileşenlerinin etkisi ile anlamlı bir miktarda azalmasına ait deneysel bir kanıt bulunmamaktadır. Örneğin Si ve Ge; bütün bileşim alanında, yer alan katı çözeltisi olarak adlandırılan, düzgün dağılımlı katı eriyikler oluştururlar, ama bant kenar enerjileri, saf Si enerji aralığından saf Ge enerji aralığına kadar bileşim ile sürekli olarak değişir.
- 11. YER ALAN KATIÇÖZELTİLER-HUME ROTHERY KURALLARI Biz şimdi A metalinin, farklı değerlikli başka bir B metali içinde A ve B atomlarının yapının eşdeğer yerlerini rastgele işgal ettikleri yer alan katı çözeltilerini ele alacağız.
- 12. Gerekliliklerden biriatomik çaplarının uyumlu olmasıdır. Bu atomik çaplar arasında %15 den daha fazla farkın bulunmaması demektir.Örneğin Cu(2.55A)- Zn(2.65A) alaşım sisteminde çaplar uygundur.
- 13. Elektron bileşiği: Buterim, kristal yapısı oldukça iyi tanımlanmış bir elektron/atom oranı ile belirlenilen bir ara fazını işaret eder. Bazı kimyasal değerliklere dayanan temsil edici deneysel değerler tablo- 1 de toplanmıştır.
- 16. Li- Mg alaşımlarınınörgü parametreleri şekil-5 te gösterilmiştir. Gösterilen aralıkta yapı hmk dır.Alaşımın Li içeriği, ortalama elektron derişiminin atom başına 1.5 u geçmeye başlamasına karşılık gelen 50 atomik yüzdenin altına düşünce örgü genleşmeye başlar.
- 17. Şekil- 6 daymk’den hmk’ya örgü dönüşümü resimlenmiştir. Bu şekil bize ymk ve hmk yapılar için, enerjinin fonksiyonu olarak. Birim enerji aralığındaki yörünge sayısını göstermektedir.Şekil bakır için çizilmiştir.
- 18. DÜZEN-DÜZENSİZLİK DÖNÜŞÜMÜ Cu-Znsisteminin faz diyagramının Şekil-4 beta fazı(hmk) bölgesindeki kesikli yatay çizgi alaşımın düzenli(alçak sıcaklık) ve düzensiz(yüksek sıcaklık) durumları arasındaki geçiş sıcaklığını temsil etmektedir.
- 19. Mutlak sıfırdadengede olan alaşım, tamamen düzenlidir. Sıcaklık artırıldıkça daha az düzenli olur ve sonuçta ulaşılan bir geçiş sıcaklığının üzerinde alaşım düzensiz olur.
- 20. Geçiş sıcaklığı,altındaki sıcaklıklarda birçok atomlar arası aralık boyunca var olan uzun-erimli düzenin kaybolduğunu işaret eder ise de, geçiş sıcaklığının üzerinde bir miktar kısa-erimli düzen veya yakın komşular arasında bir miktar kolerasyon devam edebilir.
- 21. Bir AB alaşımındakiuzun erimli düzen şekil 7a da gösterilmiştir.
- 22. AB3 bileşimindeki biralaşım için uzun ve kısa erimli düzen şekil 7b de verilmiştir.
- 23. Eğer biralaşım yüksek sıcaklıklardan geçişin altındaki bir sıcaklığa hızla soğutulursa yapıda dengesiz bir düzensizliğin dondurulduğu yarı kararlı bir durum meydana getirilmiş olur.
- 24. Düzen derecesix-ışını kırınımı ile deneysel olarak araştırılabilir. Şekil 8 de düzeni bozulmuş bir yapı görülmektedir.Bu yapı örgü yerlerinin hepsinin sadece bir tür atom tarafından işgal edilmiş olduğu durumdaki gibi aynı konumlarda kırınım çizgilerine sahiptir.
- 25. Bunun nedeni,herbir düzlemin etkin saçma gücünün A ve B nin saçma güçlerinin ortalamasına eşit olmasıdır. Düzenli yapı ,düzensiz yapının sahip olmadığı fazladan kırınım çizgilerine sahiptir. Bunlara süper yapı çizgileri denir.
- 27. Kırınım yapı çarpanışöyledir:
- 28. Ortalama yapı çarpanışöyledir:
- 29. Ötektikler: Şekil- 10da Au-Si sistemindeki gibi faz diyagramında iki sıvılaşma eğrisi bulunan karışımlara ötektikler denir. En düşük katılaşma sıcaklığına ötektik sıcaklığı ve buradaki bileşimede ötektik bileşimi denir. Bu bileşimdeki katı Şekil-11 deki mikrograftaki gibi yanyana bulunan iki ayrı fazdan oluşmuştur.
- 32. GEÇİŞ METAL ALAŞIMLAR: Nikele bakır eklendiğinde,atom başına etkin manyeton sayısı şekil- 12 de gösterildiği gibi doğrusal olarak azalır. Bu bileşimde bakırdan gelen fazladan 3d bandını, spin yukarı- spin aşağı altbantları doldurur. (şekil-13)
- 35. Basit olsundiye blok çizimleri, durum yoğunluklarını enerjide düzgün olarak göstermektedirler. Gerçekte yogunlugun düzgünlükten uzak olduğu bilinmektedir. Nikel için modern bir hesaplamanın sonucu şekil-14 te gösterilmiştir.
- 37. Şekil-16 dademir grubundaki elementlerin ikili alaşımlarının ortalama atomik manyetik momentleri,3p kabuğunun dışındaki elektron derişimlerinin fonksiyonu olarak çizilmiştir.
- 39. KONDO ETKİSİ: Manyetikbir iyonun, manyetik olmayan bir metal kristali içindeki(Cu içinde Mn gibi) seyreltik katı çözeltilerinde,iyon ile iletim elektronları arasındaki değiş tokuş çiftleniminin önemli sonuçları vardır.
- 40. Manyetik iyonun yakınlarındakiiletim elektron gazı şk.17 de gösterilen uzaklık bağımlılığı ile mıknatıslanmıştır.Manyetik iyon- iletim iyonu etkileşiminin bir sonucu KONDO ETKİSİDİR….
- 41. Nerede dirençminimumuna rastlanırsa,orada kaçınılmaz olarak bir yerel moment vardır.Kondo manyetik iyonların alçak sıcaklıklardaki anormal derecede yüksek olan saçılma olasılığının;değiş tokuş çiftlenimi tarafından saçılmanın dinamik doğası ile alçak sıcaklıklardaki fermi yüzeyinin keskinliğinin bir sonucu olduğunu gösterdi.
- 42. Kondo etkisinin önemliolduğu sıcaklık bölgesi şk.18 de gösterilmiştir.
- 43. Önemli sonuç,özdirence spin-bağımlıkatkının; Olmasıdır.Burada J değiş tokuş enerjisi.z en yakın komşuların sayısı.c derişim. Ro M değiş tokuş saçılma şiddetinin bir ölçüsüdür. Eğer J negatif ise spin özdirencinin düşük sıcaklıklara doğru arttığını görüyoruz.
- 44. Eğer ilgi alanında,elektriksel özdirence fonon katkısı T gibi gidiyorsa ve eğer özdirençler toplanabilir iseler, o zaman toplam özdirenç; Biçimindedir ve bunun minimununun denkleminden Sıcaklığına bağlı olduğu bulunur.