Al-Sn-Mg ve Zn-Sn-Mg üçlü metalik alaşımlarının arayüzey enerjilerinin elde edilmesi
Obtaining of interface energies of Al-Sn-Mg and Zn-Sn-Mg ternary metallic alloys
Yazar: CANAN ALPER BİLLUR
Danışman: PROF. DR. BUKET SAATÇİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, laboratuarımızda kurmuş olduğumuz, vakumlu eritme fırını ve sıcak döküm fırınıyla elde edilen ötektik Al-%8.5 at. Sn-% 3.5 at. Mg ile Zn- % 8.5 at. Sn-% 3.5 at. Mg üçlü metalik alaşım numunelerinin, yine bizim tarafımızdan kurulumu gerçekleştirilen Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını ile tane arayüzey oluk şekilleri gözlendi. Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak, numune üzerine düşey doğrultuda sıcaklık gradyenti oluşturmak için numune fırın içerisinde eritildi. Eritilen numunenin bir kısmı fırın içerisindeki soğutucu sistem ile sıcaklığı yaklaşık 50C olan su dolaştırılarak katılaştırıldı. Böylece numune üzerinde sabit bir sıcaklık gradyenti elde edildi. Sabit sıcaklık gradyentinde numunenin dengeye gelmesi için yaklaşık 3-6 saat arasında beklendi. Daha sonra numune ani bir şekilde soğuk sisteme çekilerek (quench) soğutuldu. Al-% 8.5 at. Sn-% 3.5 at. Mg ile Zn- % 8.5 at. Sn-% 3.5 at. Mg alaşımlarına ait tane arayüzey oluk şekilleri ani soğutulmuş numune üzerinde gözlendi. Gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinen katı ve sıvı fazın sıcaklık gradyentleri ölçüldü. Böylece katı ve sıvı fazın sıcaklık gradyentleri oranı R elde edildi. Tane arayüzey oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi bu fotoğraflar yardımıyla her bir oluğun koordinatları belirlendi. Elde edilen verilerle, katı Al ve Katı Zn çözeltileri için ortalama Gibbs-Thomson katsayıları kullanılan nümerik metotla hesaplandı. Ötektik Al-Sn-Mg sıvısıyla dengede olan katı Al fazı ve Zn-Sn-Mg sıvısıyla dengede olan Zn katı fazı için katı-sıvı arayüzey ve tane arayüzey enerjileri Gibbs-Thomson denklemi kullanılarak hesaplandı. Sonuçların literatür ile uyumlu olduğu görüldü.

Anahtar Kelimeler: Arayüzey enerjisi, Faz dönüşümleri, Üçlü metalik alaşımlar, Ötektik alaşımlar

Abstract:
This study observed the grain boundary groove forms of eutectic Al- 8.5 at. % Sn- 3.5 at. % Mg and Zn- 8.5 at. % Sn-3.5 at. % Mg ternary metallic alloy samples obtained by vacuum melting furnace and hot filling furnace installed by us in our laboratory in Bridgman type directional solidification apparatus that was again installed by us. Sample was melted inside the furnace by using Bridgman type directional solidification apparatus in order generate a temperature gradient at a vertical direction on the sample. A section of the molten sample was then solidified by the cooling system of the furnace with water having a temperature of about 50C. Thus, a fixed temperature gradient was obtained on the sample. In order for the fixed temperature gradient to find balance, sample was kept for about 3-6 hours. The sample was then cooled by taking it to quenching. Grain boundary groove forms belonging to Al- 8.5 at. % Sn-  3.5 at. Mg and Zn-  8.5 at. % Sn- 3.5 at. % Mg alloys were observed on the quenched sample. Solid and liquid phase temperature gradients of the observed grain boundary groove forms were measured. Solid and liquid phase temperature gradient rates R was thus obtained. Photographs of grain boundary groove forms were taken and coordinates of each groove were established. With the obtained data, mean Gibbs-Thomson coefficients were estimated by the numerical method for solid Al and solid Zn solutions. Solid-liquid boundary and grain boundary energies were estimated by using Gibbs-Thomson equation for solid Al phase on balance with eutectic Al-Si-Mg liquid and for solid Zn phase on balance with Zn-Si-Mg liquid. The results were observed as in compliance with literature.
Keywords:  Interface energy, phase transformation, Ternary metalic alloys, Eutectic alloys