İkili metalik alaşımların katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçümü
The measurement of solid-liquid interface energies of binary metallic alloys
Yazar: YUSUF KAYGISIZ
Danışman: PROF. DR. NECMETTİN MARAŞLI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Bölümü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, peritektik SnCu sıvısıyla dengedeki katı Sn ve peritektik SnSb sıvısıyla dengedeki Sn3Sb2 katısı için denge durumunda oluşan tane arayüzey şekilleri radyal ısı akış fırını kullanılarak gözlemlendi. Gözlenen oluk şekilleri için sıcaklık gradyenti ölçüldü ve tane arayüzey oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. Peritektik kompozisyonlarda Sn-Cu ve Sn-Sb alaşımları için katı fazların ısı iletkenlik katsayıları radyal ısı akışı metoduyla ölçüldü. Aynı alaşımlar için sıvı fazın ısı iletkenlik katsayısının katı fazın ısı iletkenlik katsayısına oranı Bridgman tipi doğrusal katılaştırma sistemi kullanılarak ölçüldü. Peritektik SnCu sıvısıyla dengedeki katı Sn için ve peritektik SnSb sıvısıyla dengedeki Sn3Sb2 katısı için Gibbs-Thomson katsayı değerlerinin ortalaması gözlenen oluk şekillerinin kordinatlarının değeri, katı fazın üzerindeki sıcaklık gradyenti ve sıvı fazın ısı iletkenlik katsayısının katı fazın ısı iletkenlik katsayısına oranı kullanılarak nümerik olarak belirlendi. Peritektik SnCu sıvısıyla dengedeki katı Sn için ve peritektik SnSb sıvısıyla dengedeki Sn3Sb2 katısı için katı-sıvı arayüzey enerjileri Gibbs-Thomson denkleminden belirlendi. Bu katı fazlar için tane arayüzey enerjileri gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden benzer şekilde belirlendi.Anahtar Kelimeler:Arayüzey enerjisi; kristal büyütme; faz dönüşümleri; peritektik alaşımlar; ısı iletkenlik katsayısı.

Abstract:
In present work, the equilibrated grain boundary groove shapes for solid Sn in equilibrium with peritectic SnCu liquid and solid Sn3Sb2 in equilibrium with peritectic SnSb have been observed by using a radial heat flow apparatus. The temperature gradients for observed groove shapes were measured and the photographs of the grain boundary groove shapes have been taken. The thermal conductivity of solid phases for Sn -Cu and Sn-Sb alloys at the pritectic compositions have been measured by the radial heat flow method. Thermal conductivity ratios of the peritectic liquid phase to the solid phase for same alloys have also been measured by using Bridgman type directional solidification apparatus. The average value of the Gibbs-Thomson coefficients for solid Sn in equilibrium with peritectic SnCu liquid and solid Sn3Sb2 in equilibrium with peritectic SnSb have been determined with the present numerical method by using the measured values of the groove coordinates, temperature gradients and the ratios of the thermal conductivity of equilibrated liquid phases to solid phases. The solid-liquid interfacial energies for solid Sn in equilibrium with peritectic SnCu liquid and solid Sn3Sb2 in equilibrium with peritectic SnSb have been determined from Gibbs-Thomson equation. The grain boundary energies for these solid phases were also determined from the observed grain boundary groove shapes.Keywords: Interfacial energy, Crystal growth, Phase transformations, Peritectic alloys, Thermal conductivity.