Fe-%30Ni-%3Pd alaşımında austenite-martensite faz dönüşümleri üzerine çalışmalar
Studies on the austenite-martensite phase transformations in an Fe-30%Ni-3%Pd alloy
Yazar: YASİN GÖKTÜRK YILDIZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA DİKİCİ
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Diferensiyel termal analiz = Differential thermal analysis ; Differensiyel tarama kalorimetresi = Differential scanning calorimetry ; Martensit = Martensite ; Martensitik dönüşüm = Martensitic transformation ; Metal alaşımlar = Metal alloys ; Mikroskopi-elektron = Microscopy-electron ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning ; Mikroskopik analiz = Microscopic analysis ; Mössbauer spektroskopisi = Mössbauer spectroscopy ; Mössbauer spektrumu = Mössbauer spectrum

Özet:
Bu çalışmada, Fe-%30Ni-%3Pd alaşımında termal etkiyle elde edilen martensitik dönüşümlerin kinetik, morfolojik, kristalografik ve manyetik özellikleri ile Ms sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklıkta ön-zorlanmanın austenite faza etkisi ve ön-zorlanmadan sonra Ms sıcaklığı altına soğutularak elde edilen martensitik dönüşümlerin kinetik, morfolojik ve manyetik özellikleri incelendi.Alaşımda meydana gelen fazlara ait ana düzlemler ve her iki fazın örgü parametreleri X-ışınları kırınımı (XRD) metodu kullanılarak hesaplandı. Bu sonuçlara göre austenite (f.c.c.) yapı içerisinde sadece martensite (b.c.c.) yapının oluştuğu belirlendi. Martensitik dönüşümün kinetikleri (martensite başlama sıcaklığı (Ms), austenite başlama sıcaklığı (As) ve austenite bitiş sıcaklığı (Af)) Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile tespit edildi. Bu yöntem ile martensitik dönüşüm kinetiğinin atermal karakteristikte olduğu ve ön-zorlanmanın Ms sıcaklığını düşürdüğü belirlendi.Oda sıcaklığında %5 ve %10 oranlarında uygulanan ön-zorlanma austenite fazda kayma çizgileri oluşturdu. % 5 ön-zorlanmadan sonra soğutmayla elde edilen martensite plakalarda kırılma ve bükülme, %10 ön-zorlanmadan sonra soğutmayla elde edilen martensite plakalarda ise küçülme, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak gözlemlendi. Bunun yanında, Geçirmeli Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak martensite fazın ince yapısı ve dönüşümün kristalografik özellikleri belirlendi. Austenite fazda oluşan martensite fazın Kurdjumov-Sachs türü kristalografik dönme bağıntısına uyduğu bulundu.Fe-%30Ni-%3Pd alaşımında oluşan martensite faza ait hacim yüzdeleri, martensite fazın iç manyetik alan ve izomer kayma değerleri Mössbauer Spektrometresi yöntemi kullanılarak belirlendi. Dönüşümün kinetikleri ve martensite plakaların morfolojisi üzerinde etkili olan ön-zorlanma, martensite fazın hacim oranını artırdı. Ayrıca Mössbauer spektrumlarından austenite fazın paramanyetik, martensite fazın ise ferromanyetik (ya da antiferromanyetik) özellikte olduğu açığa çıkartıldı.

Abstract:
In this study, both the kinetics, morphological, crystallographic and magnetic properties of thermal induced and prestrain of austenite martensitic transformations in an Fe-30%Ni-3%Pd alloy were investigated. Effect of prestrain to austenite phase above the Ms temperature and kinetics, morphological, and magnetic properties of martensitic transformations which was formed by below the Ms temperature after the prestrain were investigated.X-ray diffraction method was used to calculate the lattice parameters which belong to phases in the alloy. According to these results, only austenite (f.c.c.) and martensite (b.c.c.) structures were determined in this alloy. Kinetics of martensitic transformation (martensite start temperature (Ms), austenite start temperature (As) and austenite finish temperature (Af) ) were determined by Diferential Scanning Calorimetry (DSC). Kinetics of the transformation was found to be as athermal type and Ms temperature decreased with increasing prestrain.5% and 10% prestrain which was applied to austenite phase at room temperature formed slip lines. Martensite plates, which were broken and bent, formed by cooling the alloy after 5% prestrain and martensite plates which were decrescent formed by cooling after 10% prestrain, observed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Furthermore, substructure of martensite phase and crystalographic properties of transformation were investigated by Transmission Electron Microscopy (TEM). It was also found that the martensite which was formed in the austenite matrix exhibited a Kurdjumov-Sachs type orientation relationship.The volume fraction of martensite and austenite phases, the hyperfine magnetic field of martensite phase and isomery shift values in Fe-30%Ni-3%Pd alloy have been determined by using Mössbauer Spectroscopy. The pre-strain which are influential on the transformation kinetics and the martensite plates morphology, increased the rate of martensite volume. Moreover, the Mössbauer spectra of alloy showed a paramagnetic character for the austenite phase and a ferromagnetic (or antiferromagnetic) character for the martensite phase.