Seyreltik Al esaslı ikili alaşımlarının ısısal iletkenlik ve katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçülmesi
Measurement of thermal conductivity and solid-liquid interfacial energies in dalute binary Al based alloys
Yazar: SULTAN KURAL
Danışman: PROF. DR. MEHMET GÜNDÜZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışma, seyreltik ikili Al-Zr alaşımının ısısal iletkenlik ve katı-sıvı arayüzey enerjisini ölçmek için yapılmıştır. Denge halinde tane sınırı oluk şeklini elde etmek için radyal ısı akış deney sistemi kullanılmıştır. Deney sistemi uzun süre çok sabit sıcaklık (saatlerce ±0.05 oC ve ± 0.1 oC de 5 gün süresince) değerinde tutulmaktadır. Deney sistemi 650 oC' ye kadar geniş bir sıcaklık gradyenti (0.5-30 oC/cm) elde etmeyi sağlar.
Tane sınırının katı-sıvı arayüzeyi ile kesişmesi tane sınırı oluğunu meydana getirir. Oluk bölgesinde katı ve sıvı fazların kimyasal analizleri, fazların bileşimlerinin homojen ve faz diyagramı değerleri ile uyumlu olduğu görülmüştür. Fazların ısısal iletkenlikleri, katılar için radyal ısı akış deney sistemi ile sıvı fazları için doğrusal katılaştırma deney sistemi kullanılarak ölçülmüştür. Katı-sıvı arayüzeyinde katı fazın sıcaklık gradyenti katı fazın ısısal iletkenlik değeri kullanılarak elde edilmiştir. Gibbs-Thomson sabitini hesaplamada, nümerik model uygulanmıştır. Seyreltik ikili Al-Zr alaşım sistemi için Gibbs-Thomson sabitinin elde edilebileceği gösterilmiştir. Katı-sıvı arayüzey enerjisi, Gibbs-Thomson sabiti ve ilgili birim hacim başına entropi değişimi kullanılarak hesaplanmıştır. Katı-sıvı arayüzey enerjisinin kulllanılmasıyla tane sınır enerjisi hesaplanmıştır. 
Özet olarak, öyle görünüyorki, radyal ısı akış metodunun kullanılması ile oluşan tane sınırı oluk tekniği çok sayıda alaşım sisteminin katı faz ısısal iletkenliğinin sıcaklık ile değişimleri ve katı-sıvı arayüzey enerjisini elde etmede kullanılabilir.

Abstract:
The work was undertaken to measure the thermal conductivity and solid-liquid interfacial energy for the dilute binary Al-Zr alloy. To obtain the equilibrated grain boundary groove shape, a radial heat flow apparatus was used. The apparatus can give a very stable temperature for long periods of time (+0.05 0C for hours, +0.1 0C for up to 5 days). The apparatus allows a wide range of temperature gradients,(0.5-30 0C/cm) to be obtained at any temperature up to 650 0C. 
 The intersection of the grain boundary with the solid-liquid interface produced grain boundary grooves.  Chemical analysis of the solid and liquid phases in the ragion of the grooves showed that the composition of the phases were uniform and in good agreement with the phase diagram values. The thermal conductivity of the phases was measured with the radial heat flow apparatus for the solids and by using a directional growth apparatus for the liquid phases. The temperature gradient at the solid-liquid interface in the solid phase was obtained by using the solid phase thermal conductivity values.  A numerical model was employed for the calculation of the Gibbs-Thomson constant. It was fund that, the Gibbs-Thomson constant, could be obtained for the dilute binary Al-Zr alloy system. The solid-liquid interfacial energy was calculated from the Gibbs-Thomson constant and the related entropy change per unit volume. Using the solid-liquid interfacial energy allowed the grain boundary energy to be calculated.
In summary it appears that, the grain boundary groove technique using the radial heat flow can be used to obtain variation of thermal conductivities with temperature and solid-liquid interfacial energies in a wide variety of alloy systems.