Bilgisayar kontrollü katılaştırılan üçlü metalik alaşımların yapı ve fiziksel özelliklerinin araştırılması
Investigation of the structure and physical properties of the computer controlled solidified of ternary metallic alloys
Yazar: M. İZZETTİN YILMAZER
Danışman: PROF. DR. EMİN ÇADIRLI
Niğde Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Al-Cu-Co, Al-Cu-Si ve Zn-Al-Cu alaşımlarının mikroyapı, mekanik ve elektriksel özelliklerinin sıcaklık gradyenti (G) ve katılaştırma hızına (V) bağlılığı araştırıldı. Bu amaçla, vakumlu eritme fırını ve döküm fırını yardımıyla belirlenen bileşimde alaşımlar hazırlanarak grafit numune kalıplarına dolduruldu. Daha sonra numuneler sabit bir katılaştırma hızında (V), farklı sıcaklık gradyentlerinde (G) ve sabit sıcaklık gradyenti, farklı katılaştırma hızlarında Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırınında yukarı yönlü doğrusal katılaştırıldı.
Optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla kontrollü olarak doğrusal katılaştırılan numunelerin mikroyapı fotoğrafları çekildi. Çekilen bu fotoğraflar üzerinden lamelsel (E) ve dendritik () mesafeler ölçüldü. Farklı katılaştırma parametrelerinde üretilen her bir numunenin mikrosertlik (HV), çekme-dayanımı (σU) basma-dayanımı () ve elektriksel özdirenç (ρ) değerleri ölçüldü. Sıcaklık gradyenti ve katılaştırma hızının (V), lamelsel mesafeler (veya dendritik mesafeler), mikrosertlik, çekme dayanımı, basma dayanımı ve elektriksel özdirenç değerleri üzerine etkisi doğrusal regresyon analizi kullanılarak belirlendi.
Bu sonuçlara göre, sıcaklık gradyenti ve katılaştırma hızının artmasıyla lamelsel ve dendritik mesafelerin azaldığı, buna karşın mikrosertlik, çekme-dayanımı, basma-dayanımı ve elektriksel özdirenç değerlerinin arttığı tespit edildi. Ayrıca çalışılan alaşımların entalpi (H) ve özısı (CP) değerleri DSC analizi ile hesaplandı. Elde edilen deneysel sonuçlar literatürde bulunan benzer deneysel çalışmalarla karşılaştırıldı ve deneysel sonuçların literatürde bulunan benzer alaşımlar için elde edilmiş deneysel sonuçlarla uyum içinde olduğu tespit edildi.

Abstract:
In this study, the microstructural, the mechanical and the electrical properties of Al-Cu-Co, Al-Cu-Si and Zn-Al-Cu alloys were investigated in terms of the dependency on the temperature gradient (G) and growth rate (V). For this purpose, the alloys with determined components were placed in a graphite sample crucible by using a vacuum melting furnace and casting furnace. Then samples have been directionally solidified upward with a constant growth rate (V) at different temperature gradients (G) and with a constant temperature gradient at different growth rates in a Bridgman type directional solidification furnace.
The microstructures of the controlled directionally solidified samples were photographed by using optical light microscopy and the scanning electron microscopy (SEM). Using these images the lamellar (E) and dendritic () spacings have been measured. And also the microhardness (HV), tensile strength (σt), compressive strength(c) and electrical resistivity () of each sample produced under the different solidification conditions have been measured. The effect of the temperature gradient and the growth rate on the lamellar spacings (or dendritic spacings), microhardness, tensile strength, compressive strength and electrical resistivity were determined by linear regression analysis.
Using these obtained  results, it has been found that the value of lamellar and dendritic spacings decrease with the increasing temperature gradient and growth rate, whereas the microhardness, tensile strength, compressive strength and electrical resistivity increase with the increasing temperature gradient and growth rate. Furthermore, the enthalpy (H) and the specific heat (Cp) values of the studied alloys were calculated from DSC analysis. The experimental results obtained in this study have been compared with the previous similar experimental results in the literature, and it was seen that they are in a good agreement with the previous similar experimental results.