Ni-Mn-Ga ferromanyetik şekil hatırlamalı alaşımının fiziksel özellikleri üzerine alaşım oranı ve ısıl işlem etkisinin incelenmesi
Inivestigaiton of effect of heat treatment and alloying element on phyisical properties of Ni-Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloy
Yazar: MEDİHA KÖK
Danışman: PROF. DR. YILDIRIM AYDOĞDU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Curie sıcaklığı = Curie temperature ; Ferromanyetik alaşımlar = Ferromagnetic alloys ; Isıl işlem = Heat treatment ; Şekil hatırlama = Shape memory

Özet:
Bu çalışmada, alaşım oranı ve ısıl işlemin sırasıyla S1, S2, S3 ve S4 kodları verilen Ni-%29Mn-%21Ga, Ni-%29,5Mn-%20Ga, Ni-%28,5Mn-%20,5Ga ve Ni-%29,5Mn-%21Ga (atomik yüzdeli) ferromanyetik şekil hatırlamalı alaşımların fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir.Martensit durumdaki kristal yapı tayini için x-ışını analiz cihazı, yüzey morfolojisi incelemesinde optik mikroskop ve SEM, ısıl işlemli ve ısıl işlemsiz alaşımların martensit-austenit dönüşüm sıcaklıkları, termodinamik parametreler ve aktivasyon enerjisini belirlemek için diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) kullanılmıştır. Diferansiyel termal analiz cihazı (TG/DTA) yüksek sıcaklıkta alaşımlarda meydana gelen faz geçişini ve ferromanyetiklikten paramanyetikliğe geçiş olan Curie sıcaklığını tespit etmek için kullanılmıştır. Alaşımların dış manyetik alanla değişen mıknatıslanmasını ölçmek için fiziksel özellikler ölçüm cihazı ( PPMS ) kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda alaşımlarda, NM martensit ve ? faz birlikte görülmüş ve x-ışını difraktogramları ile optik mikroskop ve SEM fotoğraflarının uyum içinde olduğu, alaşımların ağırlıkça Nikel oranının S3>S2>S1>S4 şeklinde sıralandığı ve bu sıralama ile dönüşüm sıcaklığı arasında bir doğru orantı olduğu, artan az miktardaki Nikel oranı ile dönüşüm sıcaklığının arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, ısıl işlem sıcaklığıyla martensit dönüşüm sıcaklıklarının değiştiği gözlenmiştir. PPMS ölçümlerinden en yüksek saturasyon ve koerzivite değeri 1000 ºC'de ısıl işlem görmüş alaşımlarda görülmüştür.Bu ölçümlere göre, NiMnGa alaşımlarında, elementlerinin oranının ve ısıl işlem sıcaklığının fiziksel özellikler üzerinde önemli derecede etkisi olduğu, aynı element oranındaki alaşımlara sadece ısıl işlem uygulanması sonucunda farklı element oranındaki alaşımların fiziksel özelliklerine sahip olabileceği tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: NiMnGa Alaşımları, ferromanyetik şekil hatırlamalı alaşımlar, Isıl işlem, Nonmodulated martensit yapı, Curie Sıcaklığı, Saturasyon, Koerzivite.

Abstract:
In this study, the effect of alloy content and heat treatment on physical properties of Ni%29Mn-%21Ga, Ni-%29,5Mn-%20Ga, Ni-%28,5Mn-%20,5Ga and Ni-%29,5Mn-%21Ga (by atomic percent) ferromagnetic shape memory alloys represented by S1, S2, S3 and S4 respectively were investigated.X-ray analyse system was used for determining the crystal structure in martensite case, optic microscope and SEM was used for the investigation of surface morphology, differential scanning calorymetry (DSC) was used for determining the martensite-austenite transformation temperatures, thermodynamic parameters and activation energy of alloys with and without heat treatment. Differential thermal analysis system (TG/DTA) was used to determine the phase transition at high temperature and also the Curie temperature where the transition from ferromagnetic to paramagnetic occured. Physical property measurement system (PPMS) was used to determine the magnetic properties by appling an external magnetic field. According to experimental results obtained the NM and ? phase were seen together, x ray diffractograms, optic microscop and SEM photographs were matched well. Nickel content was sequenced as S3>S2>S1>S4 by weight and there was an linear relation between this sequence and transformation temperature, transformation temperature was increased with a little increase of Nickel content. Furthermore, it was observed that the martensite transformation temperatures were changed with the heat treatment. According to PPMS measurements the highest saturation and coercivite value were obatined at 1000 ºC heat treated alloys according to PPMS measurements.As a result of these measurements, it was concluded that contents of elements and heat treatment temperature had a significant effect on physical properties of NiMnGa alloys and the alloys in same element contents will have same physical properties with the alloys in different element contents by applying only heat treatment cycle.Key Words:NiMnGa Alloys, Ferromagnetic shape memory alloys, Heat treatment, Nonmodulated martensite Structure, Saturation, Coercivite.