Mekanik alaşımlama ile üretilen nanoyapılı Al-Cu-Ni-Si alaşım tozlarının mikroyapısal ve termal karakterizasyonu
Microstructural and thermal characterization of nano-structured Al-Cu-Ni-Si alloy powders produced by mechanical alloying
Yazar: CELAL ONAT
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA OKUMUŞ
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Diferensiyel termal analiz = Differential thermal analysis ; Mekanik alaşımlama = Mechanical alloying ; Mikrosertlik = Microhardness

Özet:
Bu tez çalışmasında eşit atomik oranda AlCuNiSi orta entropili alaşımları farklı öğütme sürelerinde mekanik alaşımlama tekniği ile nanoyapılı toz olarak üretildi. Üretilen orta entropili nanoyapılı tozlarının mikroyapısal karakterizasyonu X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu/enerji dağıtıcı X-ışını (SEM/EDX) analizleri ile yapıldı ve ayrıca termal karakterizasyonu diferansiyel termal analiz (DTA) ile yapıldı. XRD sonuçları mekaniksel alaşımlama sonucunda 50-140 saat öğütmelerde intermetalik Al2Cu, AlNi, AlNi3 ve fcc yapılı Cu bazlı katı çözelti fazlarının oluştuğunu gösterdi. Ayrıca XRD sonuçlarına göre öğütme süresi arttıkça alaşım tozlarında tane boyutunda küçülme olmuştur. 140 saat mekaniksel öğütme sonucunda kristal boyutunun yaklaşık 3nm, kafes geriniminin %1,15 ve diskolasyon yoğunluğu 0,11x10^18/m2 olduğu bulundu. SEM/EDX analizleri öğütme süresi arttıkça alaşım tozlarında parçalanma, kırılma, topaklaşma ve kaynaklaşmalar olduğunu, ve buna bağlı olarak partikül boyutunun küçüldüğünü ve daha homojen bir yapı oluştuğunu gösterdi. DTA sonuçları sürekli ısıtma esnasında 750-800 oC sıcaklık aralığında faz dönüşümü ve kristalleşmeleri işaret eden bir dizi endotermik pikler göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre 140 saat öğütme ile üretilen AlCuNiSi alaşımın mikroyapısal özelliklerinin bu çalışmada üretilen diğer tüm alaşımların mikroyapısal özelliklerinden daha üstün olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, AlCuNiSi medium entropy alloys with equal atomic ratio were produced as nanostructured powder by mechanical alloying technique at different milling times. Microstructural characterization of the produced mid-entropy nanostructured powders was performed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray (SEM/EDX) analyzes, and also thermal characterization was performed by differential thermal analysis (DTA). XRD results showed that as a result of mechanical alloying, intermetallic Al2Cu, AlNi, AlNi3 and fcc structure Cu based solid solution phases were formed during milling for 50-140 h. In addition, according to the XRD results, as the milling time increased, the particle size of the alloy powders decreased. After 140 h of mechanical milling, it was found that the crystallite size was approximately 3nm, the lattice strain was 1.15%, and the discollation density was 0.11x10^18/m2. SEM/EDX analyzes showed that as the milling time increased, fragmentation, breakage, aggregation and cold-welds occurred in the alloy powders, and accordingly the particle size decreased and a more homogeneous structure was formed. DTA results showed a series of endothermic peaks indicating phase transformation and crystallization during continuous heating at a temperature range of 750-800 oC. According to the results obtained, it was understood that the microstructural properties of the AlCuNiSi alloy produced by milling for 140 h were superior to the microstructural properties of all other alloys produced in this study.