Üçlü metalik alaşımların katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçümü
The measurement of solid-liquid interface energies of ternary metallic alloys
Yazar: SEZEN AKSÖZ
Danışman: PROF. DR. NECMETTİN MARAŞLI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Arayüzler = Interfaces ; Faz dönüşümleri = Phase transformations ; Isı iletimi = Heat conduction ; Kristal büyütme = Crystal growth ; Ötektik alaşımlar = Eutectic alloys

Özet:
Bu çalışmada, radyal ısı akış tekniği üçlü saydam olmayan alaşımlardaki tane arayüzey oluk şekillerini gözlemek amacıyla ilk defa kullanıldı. Numune üzerinde çap doğrultusunda sabit sıcaklık gardyenti oluşturmak için numune merkezden ısıtılırken, numunenin dış yüzeyinin sıcaklığı soğutmalı-ısıtmalı kapalı devre akışkan sistemi kullanılarak soğutma kazanından sıcaklığı -20oC olan etilen glikol çözeltisi dolandırılarak soğutuldu ve merkezi ısıtıcı tel etrafında ince bir sıvı eritildi. Numune sabit sıcaklık gradyentinde yeterli süre bekletildi ve bekleme süresi sonunda numune hızlı bir şekilde soğutuldu. In-Bi-Sn ve Al-Bi-Zn alaşımlarına ait tane arayüzey oluk şekilleri ani soğutulmuş numune üzerinden gözlendi. Gözlenen her bir oluk şekillerinin sıcaklık gardyenti ölçüldü ve tane arayüzey oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. In-Bi-Sn ve Al-Bi-Zn alaşımlarının katı fazlarının ısı iletim katsayıları radyal ısı akış fırını kullanılarak ölçüldü. Aynı alaşımlar için sıvı fazın ısı iletim katsayısının, katı fazın ısı iletim katsayısına oranı ise Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak tespit edildi. Katı Sn çözeltisi, katı In2Bi, katı Bi, katı Zn çözeltisinin ortalama Gibbs-Thomsan katsayıları mevcut nümerik metotla hesaplandı. Ötektik In-Bi-Sn sıvısıyla dengede olan katı Sn çözeltisi ve In2Bi fazları ve ötektik Al-Bi-Zn sıvısıyla dengede olan katı Bi ve Zn çözelti fazları için katı-sıvı arayüzey enerjileri Gibbs-Thomson denkleminden belirlendi. Aynı zamanda bu katı fazlar için tane arayüzey enerjileri gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden hesaplandı.

Abstract:
In present work, the radial heat flow technique has been applied to observe the grain boundary groove sahapes in the ternary opaque alloys for the first time. A radial temperature gradient on the sample has been established by heating from center with a single heating wire and cooling the outside of sample at minus 20 Celsius degree with a heating/ refrigerating circulating bath containing an aqueous ethylene glycol solution and a thin liquid layer has been melted around the central heating wire. The sample has been annealed in a very stable temperature gradient for enough period and at the end of annealing period the sample has been rapid quenched. The equilibrated grain boundary groove shapes in the In-Bi-Sn and Al-Bi-Zn alloys have been observed from the quenched sample. The temperature gradients for observed groove shapes have been measured and the photographs of the grain boundary groove shapes have been taken. The thermal conductivity of solid phases in the In-Bi-Sn and Al-Bi-Zn alloys have been measured by using the radial heat flow apparatus. Thermal conductivity ratios of the eutectic liquid to the solid for same alloys have also been determined by using Bridgman type directional solidification apparatus. The average values of the Gibbs-Thomson coefficients for solid Sn solution, solid In2Bi, solid Bi and solid Zn solution have been determined with the present numerical method. The solid-liquid interfacial energies for solid Sn solution and solid In2Bi in equilibrium with eutectic In-Bi-Sn and solid Bi and solid Zn solution in equilibrium with eutectic Al-Bi-Zn have been determined from Gibbs-Thomson equation. The grain boundary energies for these solid phases have been also determined from the observed grain boundary groove shapes.