Doğrusal katılaştırılmış çinko-alüminyum esaslı üçlü ötektik alaşımların yapı parametreleri ile mekanik ve elektriksel özelliklerinin katılaştırma hızına bağlılıklarının incelenmesi
Doğrusal katilaştirilmiş çinko-alüminyum esasli üçlü ötektik alaşimlarin yapi parametreleri ile mekanik ve elektriksel özelliklerinin katilaştirma hizina bağliliklarinin i̇ncelenmesi
Yazar: YASİN KARAMAZI
Danışman: PROF. DR. NECMETTİN MARAŞLI ; PROF. DR. KAZIM KEŞLİOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Mikrosertlik = Microhardness ; Çekme dayanım testi = Tensile strength test ; Ötektik katılaştırma = Eutectic solidification

Özet:
Bu çalışmada, Zn-Al-Sb ve Zn-Al-Bi alaşımlarının numuneleri özel olarak tasarlanmış vakumlu eritme fırını ve döküm fırını kullanılarak hazırlandı. Numuneler Bridgman tipi kontrollü katılaştırma fırınına yerleştirildikten sonra erime sıcaklığının 50-100 K üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtıldı. Argon atmosferi altında ısıtılan numunelerin sıcaklıkları kararlı hale geldikten sonra, ilk defa olmak üzere çok geniş bir katılaştırma hızı aralığında (8.82-2025.38 μm/s), sabit bir sıcaklık gradyentinde aşağıdan yukarı doğru katılaştırıldı.

Kontrollü olarak doğrusal katılaştırılan numunelerin mikroyapı fotoğrafları optik ışık mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak çekildi. Ötektik mesafe ölçümleri doğrusal katılaştırılan numunelerin enine kesitlerinden alınmış mikroyapı fotoğraflarından yapıldı.  Ötektik mesafelerin, mikrosertlik, çekme-dayanım ve elektriksel özdirenç değerlerinin katılaştırma hızına bağlılıkları, düşük, yüksek ve tüm katılaştırma hızları için lineer regresyon analizi kullanılarak ayrı ayrı deneysel olarak elde edildi. Aynı zamanda ölçülen ötektik mesafe (λ) ve katılaştırma hızı (V) değerleri yardımıyla düşük, yüksek ve tüm katılaştırma hızları için hacimsel büyütme değerleri de belirlendi.

Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, Jackson-Hunt ötektik teorisi ve literatürdeki benzer deneysel çalışmalar ile karşılaştırıldı. Deneysel sonuçlarda; Jackson-Hunt ötektik teorisinin çok yüksek katılaştırma hızlarında mevcut deneysel sonuçla uyuşmadığı gözlendi ve Zn-Al-Sb ve Zn-Al-Bi ötektik alaşımları için kritik katılaştırma hızı değerinin 300.0 μm/s olabileceği ifade edildi.

Abstract:
In present study, the specimens of Zn-Al-Sb and Zn-Al-Bi alloys were prepared using specially constructed vacuum melting and casting furnaces. After the specimens were positioned in a Bridgman–type furnace, they were heated up to 50–100 K above the melting temperature. The specimens were then directionally solidified upwards with a wide range of growth rates (8.82-2025.38 µm/s) at the constant temperature gradients after stabilizing the thermal conditions in the furnace under an argon atmosphere for the first time. 

The microstructures of the controlled directionally solidified samples were photographed by using an optical light microscopy and the scanning electron microscope (SEM). The values of eutectic spacings (were measured from transverse section of the directionally solidified samples. The dependencies of the eutectic spacings, microhardness, ultimate tensile strength and electrical resistivity on growth rates were experimentally obtained by using linear regression analysis for low growth rates, high growth rates and all growth rates. The bulk growth rates were also determined by using the measured values of λ and V for low growth rates, high growth rates and all growth rates. 

The results obtained in present work were compared with the Jackson-Hunt eutectic theory and the similar experimental results in the literature. From experimental result, it can be concluded that the Jackson-Hunt eutectic theory differs from present experimental results at higher growth rates and the critical growth rate might be 300.0 µm/s for the Zn-Al-Sb and Zn-Al-Bi eutectic alloy.