İkili ötektik alaşımların doğrusal katılaştırılması ve mekaniksel özelliklerinin incelenmesi
Directional solidification of binary eutectic alloys and investigation of mechanical properties
Yazar: HASAN KAYA
Danışman: PROF.DR. ATİLLA ÖZMEN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure ; Ötektik katılaştırma = Eutectic solidification

Özet:
İKİLİ ÖTEKTİK ALAŞIMLARIN DOĞRUSAL KATILAŞTIRILMASI VE MEKANİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ (Doktora Tezi) Hasan KAYA GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2001 ÖZET Bu çalışmanın amacı, mikroyapı parametresi olan XE (lamelsel mesafe) ve mikrosertlik, Hv' nin, sıcaklık gradyenti G, büyütme hızı V ve soğutma hızı GV gibi katılaştırma parametrelerinin fonksiyonu olarak değişimini incelemek ve Hv' nin XE ' ye bağlılığını araştırmaktır. Bu nedenle, değişik ötektik alaşım sistemleri (Pb-Cd, Sn-Zn, Bi-Cd ve Al-Si)' nin her birinden on numune hazırlanmıştır. Ötektik numunelerin hazırlanması, yüksek saflıktaki (>%99) metallerin ağırlıkça oran ayarlandıktan sonra vakumlu eritme fırınındaki grafit potası içerisinde eritilmiştir. Daha sonra, eriyik haldeki alaşım daha önceden sıcak döküm fırınına yerleştirilen grafit potalarına (200 mm uzunluğunda 4 mm iç çapında ve 6,35 dış çapında) dökülmüş ve katılaştırılmıştır. Sıcak döküm fırınından çıkartılan numunelerin her biri sırasıyla Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırınına yerleştirildikten sonra, doğrusal olarak katılaştırılmıştır. Her bir ötektik alaşım sistemi için, numunelerin beş tanesi sabit katılaştırmahızı V, farklı sıcaklık gradyenti G (16-78 °C/cm) ve beş tanesi sabit sıcaklık gradyenti G, değişik katılaştırma hızlarında V (8-500). 10"4 cm/s katılaştırılmıştır. Mikroyapıyı açığa çıkarmak için, hazırlanmış olan numuneler üzerine metaloğrafık işlemler yapılmıştır. Bu işlemden sonra, A,E' nin değerlerini bulmak için numunelerin fotoğrafları, ışık mikroskobu ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ile çekilmiştir. Bu fotoğraflardan, doğrusal kesişini metodu kullanılarak XE değerleri bulunmuştur. Numunelerin mikrosertlik değerleri, Hv, Vickers türü sertlik ölçme test cihazı ile ölçülmüştür. XE ve Hv' nin her ikisi de G, V, GV ye göre değişimi ve Hv' nin A,E' ye bağlılığı lineer regrasyon analizi yöntemi kullanılarak tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, XE' nin artan G, Y ve GV değerleri ile azaldığı ve Hy' nin artan G, V, ve GV değerleri ile arttığı, fakat azalan XE değerlerine bağlı olarak arttığı bulunmuştur. Sonuç olarak, elde edilen deneysel sonuçlar, teorik model ve daha önceki deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve birbirleri ile oldukça iyi uyum içinde oldukları gözlenmiştir. Bilim Kodu : 404.05.01 Anahtar Kelimeler : İkili ötektik alaşımlar, katılaştırma, mikroyapı, mikrosertlik Sayfa Adedi : 172 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Atilla ÖZMEN, Prof. Dr. Mehmet GÜNDÜZ

Abstract:
Ill DIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF BINARY EUTECTIC ALLOYS AND INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES (PhD Thesis) Hasan KAYA GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Fabruary 2001 ABSTRACT The purpose of this work is to investigate the variation of microstructural parameter, A,E, (the lamellar spacing) and the microhardness, Hv, as a function of the solidification parameters, such as temperature gradient G, growth rate V and cooling rate GV, and also is to determine the dependency of Hv on XE. Therefore, ten samples have been prepared from each of the different binary eutectic alloy systems (Pb-Cd, Sn-Zn, Bi-Cd and Al-Si). The eutectic samples were prepared by melting weighed quantities of metals. (>99 %) high purity in a graphite crucible within a vacuum melting furnace. After the molten alloy was poured into graphite crucibles (200 mm length, 4 mm ID and 6,35 mm OD), which were they placed in the hot filling furnace and then directional solidified. The solidified samples were taken from the filling furnace and each one of the samples was positioned in a Bridgman type directional solidification furnace respectively. Five samples were solidified with a constant V, but different G (16-78 °C/cm) and five samples wereIV solidified with a constant G, but different V (8-500). 10"4 cm/s for each eutectic system. In order to appear the microstructure of the sample, metalographic processes have been carried out on the prepared samples. After this process, the photographs of samples have been taken by means of optic microscope and SEM (Scanning Electron Microscopy) in order to find the values of A,E,The values of XE have been found by means of the photographes by applying linear intercept method. Microhardness values of the samples, Hv's have been measured by means of Vickers type hardness measuring test device. The variations of both A,E and Hv with respect to G, V, and GV and dependency of Hv on A,E have determined by using the linear regression analysis method. According to these results, it has been found that XE decreases with the increasing values of G, V, and GV, and that Hv increases with the increasing values of G, V, and GV, but it increases with the decreasing values of XE. Finally, the results obtained in this study have been compared with theoretical models and the previous experimental results and it has been observed that they were in quite good agreement. Science code : 404.05.01 Key words : Binary eutectic alloys, solidification, microstructure, microhardness Pages number : 172 Advisor : Prof. Dr. Atilla ÖZMEN, Prof. Dr. Mehmet GÜNDÜZ