Bakır aluminyum alaşımlarında hızlı soğutma yöntemi ile şekil bellekli malzeme üretimi
Production of shape memory material from copper aluminum alloys by melt spin technique
Yazar: BEDRİ BAKSAN
Danışman: PROF.DR. REMZİ GÜRLER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Ill ÖZET Bu çalışmada öncelikle çalışmanın başlangıç noktası olan şekil belleğinin temelini oluşturan martenzitik dönüşümlerden başlanarak tek yönlü şekil bellek etkisi, iki yönlü şekil bellek etkisi, lastiğimsi davranış, bu alaşımların sönümleme özellikleri gibi fiziksel özellikleri ile ilgili bilgiler verilmiştir. Daha sonra şekil bellekli alaşım gruplarının neler olduğu, bu alaşımların üretim yöntemleri hakkında kısa bilgiler ve genel bilgilerin son kısmında şekil bellekli alaşımların kullanım yerleri hakkında örnekler gösterilmiştir. Deneysel çalışmalar kısmında ise, Cu-Al ikili sisteminden üretilen % 11,8 den % 14'e kadar Al içeren alaşımların ergitme safhasından başlamak suretiyle, hızlı soğutma tekniği ile şeritlerin eldesi anlatılmıştır. Hızlı soğutma ile üretilen şeritlerin, soğuduktan sonra bükülerek öncelikle çakmak ile ısıtmak suretiyle ilk üretilmiş hali olan düz şerit haline gelip gelmediği kontrol edilmiştir. Yapılan kontrollerde % 12,2 ve % 12,5 Al içeren alaşımların çok iyi şekil bellek özelliğine sahip olduğu, % 11,8 ve % 14 Al içeren alaşımlarda bu özelliğin daha zayıf olduğu gözlenmiştir. 660 °C da yapılan ısıl işlem sonrasında alaşımların şekil bellek ve diğer fiziksel özelliklerinde iyileşmeler gözlenmiştir. Yapılan mikroyapı çalışmalarında iyi şekil bellek özelliklerine sahip olan % 12,2 ve % 12,5 Al içeren alaşımların tek fazlı yapıda olduğu görülmüştür. Nitekim bu durum yapılan X-ışmları difraksiyon çalışmaları ile doğrulanmıştır. % 12,2 Al içeren alaşımın hızlı soğutulmuş ve 660 °C da ısıl işlem görmüş şeritlerinden yapılan DSC çalışmalarından As ve Af ile Ms ve A/f sıcaklıkları tesbit edilmiş, Bu sıcaklıklar hızlı soğutulmuş şeritlerde As için 404°C, Af için 441 °C, Ms için 355 °C ve Mf için 345 °C, 660 °C da ısıl işlem yapılmış şeritlerde As için 415 °C, Af için 431 °C, Ms için 351 °C ve M{ için ise 342 °C olarak bulunmuştur. Mekanik testlerden olan çekme deneyi ile yine şekil bellekli alaşımların karakteristik özelliklerini yansıtan ve deformasyon etkisi ile oluşan farklı martenzit yapıların görüldüğü akma noktalarını içeren çekme deney eğrileri elde edilmiştir. Elde edilen eğrilerin literatürde bahsedilen benzer alaşım gruplarından olan Cu-Al-Ni alaşımlarına ait çekme deneyi eğrileri ile karşılaştırıldığında aynı karakterde olduğu tespit edilmiştir.IV Tartışma bölümünde sonuçların irdelemesi yapılmış, elde edilen sonuçlar literatürde yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmış, bulguların uyumu üzerinde durulmuş ve son bölümde de bu konuda yapılabilecek olan sonraki çalışmalardan bahsedilmiştir.

Abstract:
ABSTRACT In this study, the physical properties of shape memory alloys such as fundamentals of the martensitic transformations, one way shape memory, two way shape memory, rubber like behavior, damping capacity were summarized briefly in introduction. Then, the shape memory alloy groups, brief explanations about production methods and at the end the general information chapters, the uses of the shape memory alloys were given At the experimental studies chapter, the melting procedure,and ribbons obtained by the melt spinning technique for ribbon production for alloys ranging from 1 1.8 % to 14 % Al in Cu-Al system were presented. The ribbons produced by melt spinning technique when folded afterwards by cooling were heated with a lighter to check if recovery to its original form of flat ribbons occurred or not. The initial checks of 12.2 and 12.5 % Al containing alloy ribbons exhibited very good shape memory effect, alloys containing 11.8 and 14 % Al were found to be weaker in shape memory effect. With the heat treatment at 660 °C, the shape memory and the other physical properties found to be improved. In microstructure studies it was observed that 12.2 and 12.5 % Al containing alloys have a single phase. These findings ?were approved by X-ray diffraction studies. In DSC measurements, both the melt spun and heat treated ribbons of 12.2 % Al containing alloy's As, A{, Ms and M{ temperatures were measured. These temperatures for melt spun ribbons were 404 °C for As, 441 °C for At, 355 °C for Ms and 345 °C for Mft and for the heat treated ribbons the temperatures found to be as, 415 °C for As, 431 °C for Au 35 1 °C for Ms and 342 °C for M{. The tensile testing, results showed the characteristic features of the shape memory alloys observed, such as platos of some discontinuous yielding and large Lüders strains. In the discussion chapter, the results obtained were compared with similar reported studies in the literature and good agreement was found. The final chapter is about future studies.