Gevreklik

Bir malzeme stres altında ufak elastik deformasyon ve önemsiz miktarda plastik deformasyon geçirerek kırılırsa malzemenin gevrek olduğu söylenir. Gevrek malzemeler yüksek mukavemetli olsalar bile kırılmadan önce görece düşük miktarda enerji sönümler. Kırılma sırasında genellikle bir çatlama sesi de çıkar. Çoğu (plastik deformasyon göstermeyen) seramik ve cam, PMMA ve polistiren gibi bazı polimerler gevrek malzemelerdir. Pek çok çelik yapısına ve üretim yöntemine bağlı olarak düşük sıcaklıklarda gevreklik gösterir (sünek-gevrek geçiş sıcaklığı).

Malzeme biliminde bu terim, genellikle kırılmadan önce çok az plastik deformasyon gösteren veya hiç plastik deformasyon göstermeyen malzemeler için kullanılır. Malzemenin gevrek olduğunu kanıtlamanın bir yolu kırılan parçaları birleştirmektir. Neredeyse hiç plastik deformasyon olmadığı için parçalar birbirine tam oturmalıdır.

Bir malzeme mukavemet sınırına ulaştığında ya deformasyona uğrar ya da kırılır. Doğal olarak dövülebilir metal, plastik deformasyon mekanizmaları durdurularak (tane boyutunu küçültme, çökelterek sertleştirme, işleme sertleşmesi gibi) daha güçlü hale getirilebilir ama bu çok uç noktalara kadar uygulanırsa malzeme gevrekleşir ve kırılma gerçekleşebilir. Dolayısıyla malzemenin dayanıklılığının arttırılması denge gerektiren bir işlemdir.

Tokluk

Gevrek (kırmızı) ve sünek (mavi) malzemeler için gerilim-gerinim eğrilerini karşılaştıran grafik

Tokluğun arttırılması bütün malzemelerde aynı şekilde uygulanır. Doğal olarak gevrek olan cam gibi malzemelerin tokluğunun arttırılması zor değildir. Tokluğu arttıran yöntemler genellikle şu iki mekanizmaya dayanır: büyüyen çatlağın ucunun yönünün değiştirilmesi veya sönümlenmesi ya da önceden tahmin edilebilir kaynaklardan çıkan kırıkların büyümesini engellemek için dikkatlice artık gerilmeler oluşturulması. Birinci mekanizma iki cam tabakasının birbirinden polivinil butiral tabakası ile ayrıldığı lamine camda kullanılır. Polivinil butiral, viskoelastik bir polimer olduğu için büyüyen çatlağı sönümler. İkinci yöntem sertleştirilmiş cam ve öngerilmeli betonda kullanılır. Prens Rupert Damlası camın toklaştırılması örneğidir. Gevrek polimerler içine eklenen metallerin gerilim altında küçük çatlaklar yaratması sayesinde güçlendirilebilir; bunun iyi bir örneği, yüksek etkili polistiren veya HIPS'dir. En az gevrek yapıya sahip seramikler, silikon karbür (esas olarak yüksek mukavemeti nedeniyle) ve dönüşümle sertleştirilmiş zirkonyadır.

Kompozit malzemeler için farklı bir felsefe uygulanır. Örneğin gevrek cam elyaflar polyester reçine gibi sünek bir matrise gömülerek güçlendirme sağlanır (karbon fiber). Deformasyon uygulandığında çatlaklar cam matriste oluşur ama çok fazla çatlak oluşup çok fazla enerji emildiği için malzemenin yüksek tokluğa sahip olduğu söylenebilir. Aynı prensip metal matrisli kompozitlerin oluşturulmasında da kullanılır.

Basıncın etkisi

Genellikle bir malzemenin kırılma mukavemeti basınç ile artar. Bu gevrek-sünek geçiş bölgesinde gözlemlenebilir. Yerkabuğunun yaklaşık 10 kilometre altındaki kayalar basınçtan dolayı kırılmak yerine sünek bir şekilde deforme olmaya daha yatkındır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

Lewis, Peter Rhys; Reynolds, K; Cagg C (2004). Forensic Materials Engineering: Case studies (İngilizce). CRC Press. ISBN 978-0-8493-1182-6.
Rösler, Joachim; Harders, Harald; Bäker, Martin (2007). Mechanical behaviour of engineering materials: metals, ceramics, polymers, and composites (İngilizce). Springer. ISBN 978-3-642-09252-7.