TiNiNb, TiNiTa, TiNiZr şekil hatırlamalı alaşımlarının termal ve yapısal özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of thermal and structural properties of TiNiNb, TiNiTa, TiNiZr shape memory alloys
Yazar: SAMET SADAK
Danışman: DOÇ. DR. FETHİ DAĞDELEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Termal özellikler = Thermal properties ; Şekil hatırlama = Shape memory

Özet:
Şekil hatırlamalı alaşımlar (ŞHA), deformasyona uğradıktan sonra orijinal şeklini geri
kazanma becerisine sahip olduğu için son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Bu alaşımlar arasında
TiNi bazlı şekil hatırlamalı alaşımlar ayrıca yüksek mukavemet, biyouyumluluk ve korozyon direnci
gibi özelliklerinden dolayı akademik ve endüstriyel alanlar için geniş bir ölçekte kullanılmaktadır.
Bununla birlikte diğer elementlerin TiNi alaşımlarına dahil edilmesi alaşımların termal, mekanik ve
biyouyumluluk özelliklerini etkiler ve bu durum bazı kullanım alanlarında alaşımların
performanslarını artırabilir. Bu tezde, Nb, Zr ve Ta kullanılarak TiNi bazlı ŞHA'ların biyouyumlu
TiNiX alaşımıları üretilmiştir. Bu alaşımlar termal özellikleri ve yüzey morfolojileri açısından
araştırılmış ve karşılaştırılmıştır. Nb, Zr ve Ta'nın TiNi bazlı ŞHA'larının fonksiyonel ve
biyouyumluluk özellikleri üzerindeki etkilerini olumlu yönde arttırmak bu çalışmanın amaçlarından
biridir. Diğer bir deyişle biyomedikal cihazlar, aktüatörler ve sensörler gibi çeşitli uygulamalar için
spesifik özelliklere sahip yeni TiNi tabanlı ŞHA'lar geliştirmek bu çalışmanın araştırma alanını
oluşturmaktadır. Kısacası bu araştırmada gelişmiş deneysel teknikler kullanılarak TiNiX ŞHA'ların
özelliklerine ilişkin yeni bilgilerin elde edilmesi amaçlanmıştır.
Maddelerin termal özellikleri, atomik boyutları ve kristal yapıları alaşım oluşturmada en
önemli parametrelerdir. Bu parametrelerin farklı olmasından dolayı farklı maddeler tek başlarına
gösteremediği özellikleri bir araya gelince gösterebilirler. Örnek olarak TiNi alaşımının uygun
koşullarda şekil hatırlama yeteneği vardır. Ti ve Ni metalleri doğada tek başlarına şekil hatırlama
yetenekleri yokken bir araya gelince şekil hatırlama özelliği (ŞHÖ) gösterirler. Yapılan çalışmada
biyouyumlu aynı zamanda ŞHÖ'lü olan alaşım üretme çalışmalarına katkıda bulunmak için TiNi
alaşımının şekil hatırlama özelliğinin korunması, toksik özellikli Ni metali oranının azaltılması ve
biyouyumlu X metallerinin eklenmesiyle araştırılmıştır. Bu şekilde toksik metal olan Ni oranının
azaltılarak canlı organizmalarda alerjik etkilerin oluşması ihtimalinin minimize edilmesi, böylece
elde edilen alaşımların şekil hatırlama özelliğini kaybetmeden ve biyouyumluluk özelliğini
koruyarak, canlı organizmalarda kullanımının kolaylaştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada
termal iletkenlik, termal kapasite, kristal yapılardaki benzerlik ve farklılıkların doğurabileceği
sonuçlar gözlemlenmiştir.

Abstract:
Shape memory alloys (SMA) have received a lot of attention in recent years as they have
the ability to regain their original shape after deformation. Among these alloys, TiNi-based shape
memory alloys are also widely used in academic and industrial fields due to their properties such as
high strength, biocompatibility, and corrosion resistance. However, the inclusion of other elements
in TiNi alloys affects the thermal, mechanical, and biocompatibility properties of the alloys, and this
may increase the performance of the alloys in some areas of use. In this thesis, biocompatible TiNiX
alloys of TiNi-based SMAs were produced using Nb, Zr, and Ta. These alloys were investigated and
compared in terms of their thermal properties and surface morphologies. One of the aims of this study
is to positively increase the effects of Nb, Zr, and Ta on the functional and biocompatibility properties
of TiNi-based SMAs, which have been extensively studied on biocompatibility in previous studies.
In other words, developing new TiNi-based SMAs with specific properties for various applications
such as biomedical devices, actuators, and sensors constitute the research area of this study. In
short, it is aimed to obtain new information about the properties of TiNiX SMAs by using advanced
experimental techniques in this research.
Thermal properties, atomic sizes, and crystal structures of materials are the most important
parameters in forming alloys. Because these parameters are different, different substances can show
properties that they cannot show alone when they come together. For example, TiNi alloy has
shape memory ability under suitable conditions. While Ti and Ni metals do not have shape
memory abilities on their own in nature, they show shape memory effect (SME) when combined.
In the study, it was investigated by preserving the shape memory effect of TiNi alloy, reducing the
ratio of toxic Ni metal, and adding biocompatible X metals in order to contribute to the
production of biocompatible alloys with SME. In this way, it is aimed to minimize the possibility of
allergic effects in living organisms by reducing the ratio of the toxic metal Ni, thus facilitating the
use of the obtained alloys in living organisms without losing their shape memory feature and
preserving their biocompatibility. In this study, the results of thermal conductivity, thermal
capacity, similarities, and differences in crystal structures were observed.