Metalik alaşımların katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçümü ve termofiziksel özelliklerinin incelenmesi
Calculation of solid-liquid interfacial energies of metallic alloys and determining their thermophysical properties
Yazar: ESRA ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. KAZIM KEŞLİOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, üçlü metalik alaşımların katı-sıvı arayüzey enerjileri radyal ısı akış tekniği kullanılarak belirlenmiştir. Numune merkezden ısıtılıp, dış yüzeyden soğutularak sabit bir sıcaklık gradyenti oluşturulmuş ve bu sıcaklık gradyentinde yeterli süre bekletilerek katı-sıvı arayüzeyinde oluşan tane arayüzey olukları elde edilmiştir. Oluk şekilleri yardımıyla Gibbs-Thomson katsayıları, katı-sıvı arayüzey enerjileri ve tane arayüzey enerjileri belirlenmiştir. Ayrıca çalışılan metalik alaşımların ısı iletkenlikleri de ölçülüp literatüre pek çok yararlı veri kazandırılmıştır. Bu doğrultuda Sn-Bi-Ag ötektik alaşımında katı Sn çözelti fazına ve Sn-Cd-Sb ötektik alaşımında katı Cd ve katı CdSb intermetalik fazlarına ait oluk şekilleri elde edilmiştir. Gözlenen her bir oluk şekline ait sıcaklık gradyentleri ölçülmüş ve oluk şekillerinin fotoğrafları çekilmiştir. Ayrıca yine aynı alaşım sistemlerinin katı fazlarının ısı iletkenlikleri de radyal ısı akış sistemiyle belirlenmiştir. Sıvı fazların ısı iletkenlikleri ise Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak ve katı fazın ısı iletiminden faydalanılarak tespit edilmiştir. Elde edilen katı Sn çözelti fazı, katı Cd fazı ve katı CdSb fazına ait Gibbs-Thomson katsayıları nümerik yöntemle hesaplanmıştır. Gibbs-Thomson katsayıları ve hesaplanan erime entropisi değerleri kullanılarak aynı fazlara ait katı-sıvı arayüzey enerjileri ve tane arayüzey enerjileri belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, radial heat flow technique was used to determine the solid-liquid interfacial energies of ternary metallic alloys. The sample was heated from its centre and was cooled from its exterior surface for enough time to obtain a constant temperature gradient. The grain boundary grooves were obtained at this temperature gradient. By using this groove shapes, Gibbs-Thomson coefficient, solid-liquid interfacial energy and grain boundary energy were calculated. Moreover, the thermal conductivities of the ternary alloys were measured. Thus lots of useful data were gained to the literature. According to this the groove shapes of solid Sn solution phase of Sn-Bi-Ag eutectic alloy and solid Cd phase and solid CdSb intermetallic phase of Sn-Cd-Sb eutectic alloy were obtained. Temperature gradients of each groove shapes was measured and the photographs of the groove shapes were taken. Also the thermal conductivities of the solid phases of the same alloys were measured with the radial heat flow system too. The thermal conductivities of the liquid phases were calculated by using the Bridgman type growth apparatus and the solid phases thermal conductivity. Gibbs-Thomson coefficients of solid Sn solution phase, solid Cd phase and solid CdSb intermetallic phase were calculated by the numerical method. Solid-liquid interfacial energy and the grain boundary energy values were calculated by using Gibbs-Thomson coefficients and the entropy of fusion values of the same phases