Magnezyum esaslı amorf ve nanokristal alaşımların üretilmesi, mekanik özelliklerinin ve hidrojen depolama kapasitelerinin incelenmesi
Production of magnesium based amorphous and nanocrystalline alloys, and investigation of their mechanical properties and hydrogen storage capacities
Yazar: CELAL KURŞUN
Danışman: PROF. DR. MUSA GÖĞEBAKAN
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Amorf alaşımlar = Amorphous alloys ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Mekanik alaşımlama tekniği = Mechanical alloying technique ; Mekanik alaşımlar = Mechanical alloys ; Metal alaşımlar = Metal alloys ; Metalik cam şeritler = Metallic glass ribbons ; Mikrosertlik = Microhardness

Özet:
Hayatın her alanını kapsayan enerji ihtiyacı tüm dünyada hızla artmaya devam etmektedir.  Ancak bununla birlikte enerji kaynaklarının sınırlı olması yenilenebilir yeni enerji kaynaklarının araştırılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu sebeple temiz ve yenilenebilir özelliği ile hidrojenin gelecek için önemli bir enerji kaynağı olması beklenmektedir. Fakat bu enerjinin güvenli bir şekilde depolanması kolay değildir. Yapılan çalışmalar amorf ve nanokristal malzemelerin özellikle de Mg-esaslı amorf ve nanokristal alaşımların, yüksek hidrojen depolama kapasitesi, düşük özgül ağırlığı, zengin doğal kaynak ve düşük maliyetten dolayı, hidrojen depolama uygulamaları için oldukça umut verici olduğunu göstermiştir.
Bu sebeplerden dolayı, bu tezde Mg-esaslı amorf veya nanokristal alaşımlar mekaniksel alaşımlama ve eriyik döndürme teknikleri ile üretilmiş ve hidrojen depolama kapasiteleri ile mekanik özellikleri incelenmiştir. Bu amaç için, Magnezyum esaslı Mg65Ni20Y15, Mg65Ni20Y15-xAgx, Mg65Ni20Y15-xSix, Mg65Ni20Y15-xLax, Mg65Ni20Y15-xBx (x= 1, 2, 3 veya 5) alaşımlar seçilmiştir. Alaşımların morfolojik ve mikroyapısal özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD),  optik mikroskobu (OM) ve taramalı elektron mikroskobu  (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS)  ile incelenmiştir. Alaşımların ısısal davranışları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile yapılmıştır. Üretilen alaşımların mekaniksel özellikleri oda sıcaklığında mikrosertlik ve elastik modül testleri ile incelenmiştir. Alaşımların hidrojen depolama kapasiteleri elektrokimyasal yolla yapılmıştır. Mekaniksel alaşımlama sonucunda alaşımların kısmi amorf ve nano yapıda olduğu gözlenmiştir. Tamamıyla amorf alaşım sadece eriyik döndürme ile elde edilmiştir. Eriyik döndürme ile amorf olarak elde edilen alaşımların hidrojen depolama kapasiteleri, mekaniksel alaşımlama ile elde edilen alaşımlarınkinden daha yüksek olarak bulunmuştur.

Abstract:
The energy requirement which covers in all fields of life is rapidly increasing all over the world. However, it is necessary to investigate renewable new energy sources because of the restricted energy sources of the world. Due to this reason, it is expected that hydrogen which is clean and renewable would be as one of the significant energy source for the future. It is not easy to storage of this energy safely. Previous studies have revealed that the amorphous and nanocrystalline materials especially Mg based amorphous and nanocrystalline alloys  are very promising for hydrogen storage applications due to their high hydrogen storage capacity, lower specific weight, rich natural resource, and low cost.
For these reasons, Mg-based amorphous or nanocrystalline alloys were manufactured by mechanical alloying and melt spinning techniques and their hydrogen storage capacity and mechanical properties were characterised in this thesis. For this purpose, Mg-based Mg65Ni20Y15, Mg65Ni20Y15-xAgx, Mg65Ni20Y15-xSix, Mg65Ni20Y15-xLax, Mg65Ni20Y15-xBx (x= 1, 2, 3 or 5) alloys have been chosen. The morphological and microstructural properties of the alloys were investigated by  X-ray diffractometry (XRD), an optical microscope (OM) and a scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Thermal behaviours of the alloys were analysed by differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties of the produced alloys were determined by microhardness and elastic modulus tests at room temperature. The hydrogen storage capacities of the alloys were measured by electro-chemically method. Mechanical alloying of the Mg-based alloys resulted in the formation of partial amorphous and nanostructure. The completely amorphous alloys were obtained only by melt spinning technique. The hydrogen storage capacities of amorphous alloys obtained by melt spinning were found to be higher than those of alloys obtained by mechanical alloying.