Sıvı zirkonyum ve fiziksel özellikleri
Liquid zirconium and their physical properties
Yazar: SEVİLAY UÇAR
Danışman: PROF. DR. SEHBAN KARTAL ; PROF. DR. TURGAY ARMAĞAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Geçiş metalleri ve alaşımları günümüz teknolojisinde ilgi çeken birçok özelliğinden dolayı uzay teknolojisi, süper iletken magnet yapımı, endüstriyel uygulamalar, mühendislik ve materyal bilgisi alanlarında oldukça fazla kullanılmaktadır.
Sıvı geçiş metallerinin fiziksel özelliklerinin araştırılmasında en büyük sorun elektronik dizilimlerinin modellenmesi ile ilgilidir. 3d, 4d veya 4f kabuklarının varlığı, serbest yaklaşım içinde ele alınamamalarını ve ihmal edilemeyecek kadar büyük olmalarını sağlar. Bu çalışmada, yapılan çözümlemelerin katı küre (KK) modeli yardımı ile gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. 
Wills-Harrison-Bretonnet-Silbert pseudopotansiyeli N. E. Dubinin ve U. Walzer yöntemi kullanılarak nümerik hesaplamalara dayalı olarak yeniden yapılandırılmış ve yarı-ampirik yöntemler kullanılarak ergime noktası civarında Zirkonyum metalinin yapı faktörü üç farklı (Katı küre, Yüklü katı küre ve Tek bileşenli plazma) referans sistemi için hesaplanmıştır. Bu yöntem ayrıca sıcaklığa bağlı olarak eşsıcaklık sıkıştırılabilirlik katsayısını ve özgül ısı değerlerini hesaplamak için kullanılmıştır. 
Sıcaklıkla paketleme yoğunluğunu ( ) birbirine bağlayan basit bir bağıntı 1980 yılında Y. Waseda tarafından önerilmiştir ve bu yöntem tez çalışmasında yüzey gerilimi, yüzey entropisi, viskozite, gibi fiziksel özelliklerin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak hesaplanmasında kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlardan açıkça görülmüştür ki; sıvı metaller için genellikle deneysel verilere fit edilerek belirlenen ve sabit bir sayısal değer olarak kabul edilen paketleme kesrinin yapı üzerindeki etkisi çok büyüktür ve sıcaklık ile birlikte değeri değişmektedir. 
Sıvı metallerde yüzey entropisi teorik olarak,   denklemiyle hesaplanmaktadır. Teorik ve deneysel çalışmaları karşılaştırırken karşılaşılan en büyük sorun, 
	 	(1)
denklemi ile hesaplanan yüzey entropisi değeri negatif iken, deneysel ölçüm sonuçlarının pozitif olmasından kaynaklanır. Bu durum deneysel sonuçlar ile teorik sonuçların güvenle karşılaştırılabilmesini olanaksız hale getirmektedir. 
Bu tezde yapılmış olan en önemli yeniliklerden bir tanesi de, yüzey entropisi hesabı için yeni bir matematiksel ifade geliştirmemizdir;
	 	(2)
Bu matematiksel denklem ile hesapladığımız sonuçlar, levitatör yöntemi ile elde edilen deneysel çalışmalar ile karşılaştırıldığında, daha önceki teorik çalışmalardan çok daha uyumlu sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. 
Sayısal ve kuramsal hesaplamalar sıvı Zirkonyum (4d) ve Demir (3d) için uygulanmış, elde edilen sonuçlar literatürde verilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Transition metals and alloys, today's technology attracted attention because of the many features in space technology, superconducting magnet construction, industrial applications, engineering and material information is used in a lot of areas.
The major problem for the investigation of the physical properties of the liquid transition metals concerns the modelling of electronic configurations. 3d, 4d or 4f shell of assets that enables them not to be handled in free approach and too large for ignored. In this study, we carried out analysis of the hard sphere (HS) is intended to be carried out with the help of models.
Wills-Harrison-Bretonnet-Silbert pseudopotentials based on the numerical calculations using the methods of N.E. Dubinin and U. Walzer was restructured and structure factor of Zirconium metal near melting point was calculated using semi-empirical method for the three reference system (hard sphere, charged hard sphere and one component plasma). Also this method is used to calculate the isothermal compressibility and specific heat values depending on the temperature.
A simple relation for temperature dependence of packing density ( ) is suggested by Y. Waseda in 1980 and is used to calculation for physical properties such as the surface tension, surface entropy, viscosity, etc.., as a function of the temperature. It has been clearly observed from the results, the packing fraction, usually chosen by fitting to the experimental data and considered a fixed numerical value for liquid metals, has a very large effect on the structure and its value varies with temperature. 
Surface entropy of liquid metals in theory calculated from   equation. The biggest problem encountered in comparison of theoretical and experimental study of surface entropy caused by experimental measurement results have a positive value while theoretical results using equation (1) have a negative value. This situation makes it impossible to be compared with confidence theoretical results with the experimental results.
 	(1)
One of the most important innovations that have been introduced in this thesis is the establishment of a new mathematical expression for surface entropy calculation;
	 	(2)
Compared with the results obtained from equation (2) with experimental studies which obtained from the levitation method, our results have observed that much more consistent results from previous theoretical studies. 
Theoretical and numerical calculations have been executed for liquids Zirconium (4d) and Iron (3d), the obtained results were given comparatively with literature.