FeMnSi alaşımlarının mekanik ve termal etkiler altında şekil hatırlama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of shape memory properties of FeMnSi alloys under mechanical and thermal effects
Yazar: MURAT ESKİL
Danışman: PROF. DR. MEHMET CEYLAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Demir bazlı bazı alaşımlar, dönüşüm öncesi ve sonrası uygulanan termal ve mekanik işlemlereçok duyarlıdır. Bu tür etkiler alaşımların kristaloğrafik, morfolojik ve mekanik özelliklerinde veyadiğer dönüşüm parametrelerinde önemli değişimlere sebep olabilir. Bu çalışmada, uygulanan farklıtermal ve mekaniksel işlemler etkisiyle dört farklı kompozisyona sahip FeMnSi alaşımının bazıdönüşüm parametrelerinde ortaya çıkan değişimler X-ışını difraksiyonu, diferansiyel taramakalorimetresi, mössbauer spektroskopisi, geçirmeli elektron mikroskobu (TEM), taramalı elektronmikroskobu (SEM), EDAX analizleri, optik metaloğrafi, çekme deneyleri, sertlik ölçümü ve bükmedeneyleri aracılığı ile incelendi. Yüksek sıcaklık Î³ faz bölgesinden farklı ortamlarda soğutulan alaşımnumunelerinde Î³âÎµ, Î³âÎµâÎ±â², Î³â18R martensitik dönüşümünün gerçekleştiği tespit edildi. Fcc Î³ vehcp Îµ yapılarının örgü parametreleri ve bunların soğutma hızıyla değişimleri belirlendi. Diferansiyeltarama kalorimetresi ölçümlerinden termal çevrimler sonucu austenitik ve martensitik dönüşümsıcaklıklarında meydana gelen değişimler incelendi. Mössbauer spektrometresi yardımıyla malzemeiçerisinde gerçekleşen faz dönüşümleri ve malzemenin mağnetik özellikleri incelendi. Geçirmelielektron mikroskobu yardımıyla malzeme içerisindeki fazlar tayin edildi ve difraksiyon desenleriyardımıyla bu fazların örgü parametrelerinin X-ışınlarından bulunan değerlerle uyumlu olduğugörüldü. Taramalı elektron mikroskobu ve optik mikroskop olmak üzere iki farklı tekniklegerçekleştirilen morfolojik gözlemlerde tane yapıları incelendi. Numunelerde farklı morfolojidemartensitler, çökelti fazları ve mikroçatlaklar tespit edildi. EDAX analizi yardımıyla tespit edilen bufazların bazılarının kompozisyonları incelendi. Çekme ve bükme deneyleri yardımıyla numunelerinşekil hatırlama özellikleri incelendi. Bazı termal ve mekaniksel işlemlerin etkisiyle numunelerinsertliklerinde ortaya çıkan değişimler gözlendi. Bu değişimlerle şekil hatırlama davranışlarınınarasında bağlantı olduğu belirlendi.Anahtar Kelimeler: FeMnSi alaşımları, şekil hatırlama olayı, Îµ, Î±â² ve 18R martensitler, soğutma hızıetkileri, dönüşüm sıcaklıkları, mağnetik özellikler, martensit morfolojisi, çökelti kinetikleri, zor-zorlanma, Vickers mikro sertliği.

Abstract:
Some Iron-based alloys are very sensitive to the thermal and mechanical effects before andafter the transformation, and these effects may cause important changes on crystallographic,morphologic and mechanical properties or the other transformation parameters of the alloys. In thisstudy, the changes which occured on some transformation parameters of four FeMnSi alloys withdifferent composition due to the effects of various thermal and mechanical procedures have beeninvestigated by using X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, mössbauer spectroscopy,transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM), EDAX analysis,optical metallography, tension tests, hardness measurements and bending tests. At the alloy specimenscooled to different conditions from high temperature Î³ phase region, the Î³âÎµ, Î³âÎµâÎ±â², Î³â18Rmartensitic transformations were observed. The lattice parameters of fcc Î³ and hcp Îµ structures weredetermined and the changes occured upon to cooling rate on the lattice parameters were found. Fromthe differential scanning calorimetry, the austenitic and martensitic transformation temperatures weredetermined. The phase transformations and the magnetic properties of the sample were investigated byusing mössbauer spectroscopy. The phases in the materials were found by using the transmissionelectron microscope and the lattice parameters of these phases were investigated by electrondiffraction patterns. At the microscopic observations performed by two different methods; scanningelectron microscope and optical microscope, the grain structures of martensites in differentmorphology, precipitation phases and microcracs were observed. The compositions of the phases inthe structures are found were examined by using EDAX analysis. The shape memory properties of thespecimens were examined by using tension and bending tests. The changes which has occured on thehardness of the specimens by the effect of some thermal and mechanical processes were examined.With all these results the shape memory behavior of the alloys were examined.Key Words: FeMnSi alloys, shape memory effect, Îµ, Î±â² and 18R martensitic structure, cooling rateeffects, transformation temperatures, magnetic properties, martensite morphology, precipitationkinetics, stress-strain, Vickers micro hardness.