Ark ergitme yöntemiyle üretilen NiTiCo şekil hatrlamalı alaşımın, faz dönüşüm sıcaklıklarının, manyetik ve yapısal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of Phase Transformation Temperatures, Magnetic and Structure properties of NiTiCo Shape Memory Alloy Produced by Arc melting method
Yazar: MURAT KURT
Danışman: PROF. DR. CENGİZ TATAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Ni50-xTi50Cox (x = %wt. 2, 4, 6) şekil hatırlamalı alaşımlar ark ergitme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen M1(Ni48Ti50Co2), M2(Ni46Ti50Co4) ve M3(Ni44Ti50Co6) 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 M1, M2 ve M3 alaşımlarının entalpi değerleri ve faz dönüşüm sıcaklıkları belirlenmiştir. Yapılan DSC ölçümlerinde alaşımların hepsinde martensit ve austenit faz dönüşümlerinin belirgin ve keskin pikler şeklinde olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, alaşımların mikro yapı ve fiziksel karakteristik özelliklerini belirleyebilmek için çalışmanın amacına yönelik olarak numunelerin tamamı belirli standartlara getirildikten sonra alaşımların yüzeylerinde meydana gelen yapıları belirlemede optik mikroskopu kullanılmıştır. Numunelerin optik fotoğrafları incelenerek numunelerin yüzeyinde yoğun olmamakla birlikte bir miktar çökelti fazına rastlanmıştır. Taneler ve tane sınırları belirgin bir şekilde gözlenmiştir. Ayrıntılı sonuçlar elde etmek için optik mikroskoptan daha ayrıntılı, yüksek çözünürlüğe ve odak derinliğine sahip olan taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. EDX ölçümleri yapılarak alaşımlardaki matris fazlar belirlenmiştir. M1, M2 ve M3 şekil hatırlamalı alaşımlarda B2 (NiTi) fazı, B19(NiTi) fazı ile Ti2(NiCo) fazı görülmüştür.  
Malzemelerin kristal yapılarının ve faz belirlemelerinin yapılabilmesi için X-ışınları difraktometresi (XRD) ölçümleri yapılmıştır. Malzemelerin XRD ölçüm sonuçlarına bakıldığında, M1 alaşımında baskın faz martensit faz iken M2 alaşımında martensit ve austenit faz eşit oranlarda M3 alaşımında ise austenit fazın baskın faz olduğu gözlemlenmiştir. Üretilen alaşımların sertliklerini belirlemek için alaşımlardan alınan numunelerin Vickers mikro sertlik ölçüm değerleri belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Üretilen alaşımların manyetik alana karşı gösterdikleri tepkiler incelenmiştir. Kobalt miktarın artması alaşımların manyetizasyon özelliğini artırdığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, Ni50-xTi50Cox (x =% wt. 2, 4, 6) shape memory alloys were produced by arc melting method. Parts of the produced M1 (Ni48Ti50Co2), M2 (Ni46Ti50Co4) and M3 (Ni44Ti50Co6) shape memory alloys were cut from suitable sizes and examined by performing the necessary measurement and analysis procedures.
Differential scanning calorimetry (DSC) measurements have been made to determine the thermodynamic characteristics of alloys. As a result of DSC measurements, enthalpy values and phase transformation temperatures of M1, M2 and M3 alloys were determined. In DSC measurements, it was observed that martensite and austenite phase transformations in all of the alloys were in the form of distinct and sharp peaks. In addition, in order to determine the microstructure and physical characteristics of the alloys, for the purpose of the study, after all the samples were brought to certain standards, optical microscopy was used to determine the structures formed on the surfaces of the alloys. By examining the optical photographs of the samples, some non-dense precipitation phase was found on the surface of the samples. Grains and grain boundaries were clearly observed. Scanning electron microscopy (SEM), which is more detailed than the optical microscope, has high resolution and focus depth, is was used to obtain detailed results. The matrix phases in the alloys were determined by making EDX measurements. B2 (NiTi) phase, B19(NiTi) phase and Ti2 (NiCo) phase were observed in M1, M2 and M3 shape memory alloys.
X-ray diffractometry (XRD) measurements were made to determine the crystal structures and phase states of the materials. When the XRD measurement results of the materials were examined, it was observed that the predominant phase in the M1 alloy was martensite phase, while the martensite and austenite phase in the M2 alloy were equally proportions and the austenite phase was the predominant phase in the M3. In order to determine the hardness of the produced alloys, the Vickers micro hardness measurement values of the samples taken from the alloys were by determining and the results obtained were compared. The reactions of the produced alloys against the magnetic field were examined. It has been observed that increasing the amount of cobalt increases the magnetization properties of the alloys.