Bakır bazlı sıralı alaşımlamada martensitik dönüşüm ve manyetokalorik özelliklerinin incelenmesi
Characterization of copper based shape memory alloys and investigation of magnetic effects
Yazar: MERT HÜSEYİN ŞAN
Danışman: DOÇ. DR. İSKENDER ÖZKUL
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Manyetik malzemeler = Magnetic materials

Özet:
Malzeme biliminde yapılan yoğun araştırmalar sonucunda en çok kullanılan akıllı malzeme gruplarından olan şekil hafızalı alaşımların ilerlemesine yol açmıştır. Bu alaşımlar sahip oldukları şekil hafıza etkisi ve süperelastisite özelliklerinden dolayı havacılık, otomotiv, sağlık, robotik sistemler gibi birçok endüstriyel ve teknolojik uygulamada kullanılmaktadır. Şekil hafıza etkisi bu malzemelerin belirli bir deformasyona uğradıktan sonra ısı veya başka bir etki ile tekrar şekillerine geri dönme yeteneğini ifade eder. Katı hal faz dönüşümleri bu durumun ana sebeplerindendir. 
Bu çalışmada Cu bazlı alaşımlar ark ergitme yöntemiyle eritildi. Cu bazlı referans alaşımın üzerine sıralı bir şekilde Co, Fe, Mn, Cr elementleri eklenerek yapısal, termodinamik, termoelastik ve manyetik özellikleri araştırıldı. Sıralı alaşım üretimi için termoelastik dönüşüm sergilediği bilinen referans CuAlNi alaşımı seçilmiştir.
 Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda ilave elementler eklendikten sonra ortaya çıkan DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) analizleri incelendiğinde martensitik başlangıç dönüşümünün CMn alaşımında büyük fark yarattığı gözlemlenmiştir. CMn alaşımında meydana gelen düşük martensitik başlangıç değeri, elde edilen alaşımın kimyasal farklılıkları ile açıklanabilir. Ni ve Al oranının artması martensitik başlangıç sıcaklığının düşmesine neden olmuştur. Mıknatıslanma döngüleri sonucunda manyetik alan bağımlılığı yorumlandığında baskın paramanyetik ve zayıf ferromanyetik sinyaller gözlemlenmiştir. Zayıf ferromanyetik sinyal CuAlMn alaşımlarında da rapor edilmiştir. Co atomunun yüksek manyetik momentinin sonucu olarak alaşım elmenti olarak eklenmesiyle mıknatıslanmayı arttırıdığı gözlemlenerek bu çalışmada raporlanmıştır.

Abstract:
Intensive research in the field of material science has led to significant advancements in shape memory alloys, one of the most widely used smart material groups. These alloys find applications in various industrial and technological sectors such as aerospace, automotive, healthcare, and robotics due to their shape memory effect and superelasticity properties. The shape memory effect refers to the ability of these materials to return to their original shapes after undergoing a certain deformation, often triggered by heat or another stimulus, primarily driven by solid-state phase transformations.
In this study, Cu-based alloys were melted using the arc melting method. Structural, thermodynamic, thermoelastic, and magnetic properties were investigated by sequentially adding Co, Fe, Mn, and Cr elements to the reference Cu-based alloy. For the production of sequential alloys, the CuAlNi alloy, known for exhibiting thermoelastic transformation, was selected.
Upon analyzing the DSC (Differential Scanning Calorimetry) results after the addition of extra elements, it was observed that the martensitic start transformation significantly differed in the CMn alloy. The low martensitic start value in the CMn alloy can be explained by the chemical differences in the obtained alloy. An increase in the Ni and Al ratio led to a decrease in the martensitic start temperature. Analysis of magnetization cycles revealed a predominant paramagnetic and weak ferromagnetic signal dependency on the magnetic field. The weak ferromagnetic signal was also reported in CuAlMn alloys. The addition of cobalt as an alloy element was observed to increase magnetization, as a result of its high magnetic moment, and is reported in this study.