NiTiCu şekil hatırlamalı alaşımların mikroyapı ve termodinamik özelliklerininincelenmesi
Investigate of microstructure and thermodynamically properties of NiTiCu shapememory alloys
Yazar: RAUF ACAR
Danışman: PROF. DR. CENGİZ TATAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında Ni50-xTi50Cux (x = %wt. 14, 17, 20) şekil hatırlamalı alaşımlar ark ergitme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen A1(Ni36Ti50Cu14), A2(Ni33Ti50Cu17) ve A3(Ni30Ti50Cu20) şekil hatırlamalı alaşımlarından uygun ebatlardan parçalar kesilip, gerekli ölçüm ve analiz işlemleri yapılarak incelenmiştir. Alaşımların termodinamiksel karakteristik özelliklerini belirleyebilmek için, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ölçümleri yapılmıştır. Yapılan DSC ölçümleri sonucunda A1, A2 ve A3 alaşımlarının faz dönüşüm sıcaklıkları ve entalpi değerleri belirlenmiştir. Yapılan DSC ölçümlerinde alaşımların hepsinde martensit ve austenit faz dönüşümleri belirgin ve keskin pikler şeklinde olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, alaşımların mikroyapı ve fiziksel karakteristik özelliklerini belirleyebilmek için çalışmanın amacına yönelik olarak, numunelerin hepsi belirli standartlara getirildikten sonra alaşımların yüzeylerinde meydana gelen yapıları belirlemede optik mikroskopu kullanılmıştır. Numunelerin optik mikrograflarına bakıldığında, numunelerin yüzeyinde yoğun olmamakla birlikte bir miktar çökelti fazı mevcut olup taneler ve tane sınırları belirgin bir şekilde görülmektedir. Daha detaylı sonuçlar elde edilmek için ise, optik
mikroskoptan daha yüksek çözünürlüğe ve odak derinliğine sahip olan taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Ayrıca, EDX ölçümleri yapılarak da alaşımlardaki matrix fazlar belirlenmiştir. A1, A2 ve A3 şekil hatırlamalı alaşımlarda genellikle B2 (NiTi) fazı ile Ti2Ni fazı görülmüştür. Alaşımların kristal yapıları ve faz tayinlerinin yapılabilmesi için X-ışınları difraktometresi (XRD) ölçümleri yapılmıştır. Alaşımların XRD ölçüm sonuçlarına bakıldığında, A1 alaşımında baskın faz martensit faz iken A2 alaşımında martensit ve austenit faz eşit oranlarda A3 alaşımında ise austenit fazın baskın faz olduğu gözlemlenmiştir. Üretilen alaşımların sertlik değerlerini belirlemek amacıyla alaşımlardan alınan numunelerin Vickers mikro sertlik ölçüm değerleri elde edilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Anahtar kelimeler: Şekil hatırlamalı alaşımlar, Faz dönüşüm sıcaklıkları, Mikroyapı, Martensit ve Austenit faz

Abstract:
In this thesis, Ni50-xTi50Cux (x = %wt. 14, 17, 20) shape memory alloys were produced with arc melting method. The parts of the produced A1(Ni36Ti50Cu14), A2(Ni33Ti50Cu17) and A3(Ni30Ti50Cu20) shape memory alloys were cut in suitable sizes and examined by making the necessary measurements and analyses. Differential scanning calorimeter (DSC) measurements were made to determine the thermodynamic characteristics of the alloys. As a result of DSC measurements, phase transformation temperatures and enthalpy values of A1, A2 and A3 alloys were determined. It was observed in DSC measurements that martensite and austenite phase transformations were clear and in sharp peaks in all alloys. Besides, in order to determine the microstructure and physical characteristics of the alloys in
accordance with the purpose of the study, an optical microscope was used to determine the structures that occurred on the surfaces of the alloys after all the samples were brought to certain standards. Taking the optical micrographs of the samples into consideration, there was some precipitate phase on the surface of the samples, although it was not so dense, and the grain and grain boundaries were clearly visible. In order to obtain results with more details, scanning electron microscope (SEM) with higher resolution and focal depth than an optical microscope was used. B2 (NiTi) phase and Ti2Ni phase were generally observed in A1, A2 and A3 shape memory alloys.
X-ray diffractometer (XRD) measurements were made to determine crystal structures and phases of the alloys. It was observed from the XRD measurement results of the alloys that the dominant phase in A1 alloy was martensite phase while martensite and austenite phases were equal in A2 alloy and austenite phase was the dominant phase in A3 alloy. In order to determine the hardness values of the produced alloys, Vickers micro hardness measurement values of the samples taken from the alloys were obtained and the results were compared.

Keywords: Shape Memory Alloys, Phase Transformation Temperatures, Microstructure, Martensite and Austenite phase