Hızlı katılaştırılmış şekil hafızalı Cu-Al-Be alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of rapidly solidified shape memory Cu-Al-Be alloys
Yazar: SEMRA ERGEN
Danışman: PROF. DR. ORHAN UZUN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Sunulan araştırmada üretim yöntemi ve berilyum miktarının Cu-ağ%12Al-ağ%xBe (x: 0,4, 0,5 ve 0,6) alaşımlarında şekil hafıza özellikleri üzerine etkisi araştırıldı. Bu amaçla Cu-Al-Be alaşımları ark-eritme tekniği ile mastır alaşım ve hızlı katılaştırma yöntemlerinden biri olan eriyik eğirme tekniği (melt-spinning) ile de şerit formunda olmak üzere iki farklı yöntem kullanılarak üretildi. Hem mastır alaşımların hem de şerit formlarının faz dönüşüm sıcaklıklarını belirlemek adına diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizleri yapıldı. DSC analizleri sonucu yalnızca şerit numunelerin faz dönüşümüne uğradığı ve Be miktarındaki artışın martensit ve ostenit dönüşüm sıcaklıklarında azalmaya neden olduğu tespit edildi. XRD ile birlikte SEM analizlerinden mastır alaşımların oda sıcaklığında ostenit yapıda olduğu, şerit numunelerin ise tümüyle martensit yapıya sahip olduğu belirlendi. Yüksek sıcaklık XRD ve SEM analizleri, şeritlerin geçiş sıcaklıklarının üzerinde sahip oldukları faz yapısını ve mikroyapısını açığa çıkarmak için yürütüldü. Yüksek sıcaklık XRD ve SEM analizlerinden belirlenen dönüşüm sıcaklıklarının küçük bir sapma dışında birbiriyle uyumlu olduğu görüldü. Ayrıca, yüksek sıcaklık SEM analizleri artan sıcakla birlikte martensit ve ostenit fazların eş zamanlı olarak gözlenmesine olanak sağladı. Oda sıcaklığında martensit yapıda bulunan şerit numunelerin TEM analizleri alındı ve martensit plaka kalınlıklarının artan Be miktarı ile azaldığı gözlendi. Cu-Al-Be şeritlerin mekanik özellikleri (sertlik ve elastik modülleri, sönümleme davranışı) AFM ilaveli nanoçentme cihazı ile karakterize edildi. Alaşımların sertlik ve elastik modülü değerlerinin artan Be miktarı ile azaldığı tespit edildi. Sonuç olarak, eriyik eğirme tekniğinin martensit yapı oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve Cu-12Al alaşımlarına Be ilavesinin geçiş sıcaklıklarını yüksek sıcaklıktan oda sıcaklığı civarına düşürdüğü belirlendi.

Abstract:
In this research, we have investigated the effect of Be amount and production method on shape memory properties of the Cu-ağ%12Al-ağ%xBe (x: 0,4, 0,5 ve 0,6) alloys. For this purpose, Cu-Al-Be alloys were produced by using different techniques, namely arc-melting and melt-spinning. Firstly, the alloys with nominal composition of Cu-12Al-xBe (x: 0,4; 0,5; 0,6) were obtained as master alloys by arc-melting technique. The master alloys were then rapidly solidified by melt-spinning technique to obtaine melt-spun ribbons. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis were performed to determine the phase transition temperatures of the alloys.  The phase transformation was only observed for the melt-spun ribbons. Also it was found that the temperatures of martensite and austenite transformation significiantly decreased with increasing Be amount. SEM observations together with XRD analysis showed that the structure of the ribbons is completely martensite while that of master alloys is austenite at room temperature. High temperature XRD and SEM analysis were carried out to reveal the phase structure and microstructure of the ribbons above transition temperature, respectively. The transformation temperatures obtained from high-temperature XRD and SEM analysis were found to be agreement with DSC results with a slight deviation. High-temperature SEM also allowed us the similtaneous observation of the martensite and austenite phases with increasing temperature. TEM observations showed that the thickness of martensite plate in ribbons decreased with increasing Be amount. Mechanical properties, i.e. hardness, reduced modulus, damping behaviour, were characterized by means of nanoindentation apparatus. It was found that the hardness and reduced moduls of the alloys decreased with increasing the amout of Be. As a conclusion, we found that the melt-spinning has a distinc effect on the formation of martensite structure and the addition of Be in Cu-12Al alloys decreased the transition temperature from the high temperature to near room temperature.