Tavlama sıcaklığı, basınç ve dış manyetik alanın şekil hafızalı nanoalaşımların x-ışını şiddet oranları ve valens elektron yapıları üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of effects of annealing temperature, pressure and external magnetic field on x-ray intensity ratios and valence electron structure of shape memory nanoalloys
Yazar: BÜNYAMİN ALIM
Danışman: PROF. DR. LÜTFÜ DEMİR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: X ışını = X ray ; X ışını flüoresan analizi = X ray fluorence analysis ; X ışını flüoresan tekniği = X ray fluorence technique ; X ışını spektrometresi = X ray spectrometer ; X ışını spektroskopisi = X ray spectroscopy

Özet:
Bu doktora tez çalışması dört aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, TiNi şekil hafızalı nanoalaşımların (ŞHNA) çeşitli kompozisyonları (TixNi1-x, x=0; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 1) farklı sıkıştırma basıncı (370 MPa, 740 MPa ve 1110 MPa) ve farklı tavlama sıcaklıkları (25; 125; 250; 375; 500; 625; 750; 875 ve 1000°C) kullanılarak sinterleme tekniği ile üretimi yapıldı. İkinci aşamada, Ti, Ni saf nano metallerin ve üretilen TiNi ŞHNA'ların, enerji ayırımlı X-ışını flüoresans (EDXRF) tekniği ile farklı iki deney geometrisinde (1. deney geometrisi: manyetik alanın olmadığı deney geometrisi, 2. deney geometrisi: manyetik alan sisteminin kurulduğu deney geometrisi) aynı deney koşullarında bir Si(Li) yarıiletken katı hal dedektörü kullanılarak Kα ve Kβ emisyon spektrumları ölçüldü. Elde edilen emisyon spektrumlarının sonuçları ile tüm durumlar için incelenen numunelerin IKβ/IKα X-ışını şiddet oranları hesaplandı. Üçüncü aşamada, multikonfigürasyon Dirac-Fock (MCDF) hesaplamaları ve sonuçları kullanılarak hesaplanan X-ışını şiddet oranları vasıtasıyla ŞHNA'ların valens elektron yapılarını belirlemek için bir program geliştirildi. Tüm durumlar için bu program kullanılarak Ti, Ni saf nano metallerin ve ŞHNA'ların valens elektron yapıları hesaplandı. Valens elektron yapısındaki değişimler delokalizasyon ve/veya yük transfer fenomenleri açısından değerlendirildi. Dördüncü aşamada, incelenen numunelerin SEM görüntüleri alınarak morfolojik değerlendirmeleri yapıldı.
ŞHNA'ların X-ışını şiddet oranları ve valens elektron yapıları üzerine tavlama sıcaklığı etkisi için; 1. deney geometrisinde ve 1110 MPa sıkıştırma basıncında incelenen tüm sıcaklıklar için elde edilen sonuçlar, basınç etkisi için; 1. deney geometrisinde 1000°C tavlama sıcaklığında incelenen tüm sıkıştırma basınçları için elde edilen sonuçlar ve dış manyetik alan etkisi için; 2. deney geometrisinde 1110 MPa sıkıştırma basıncı ve 1000°C tavlama sıcaklığında 0, 4000, 8000 Gauss değerinde dış manyetik alan altında elde edilen sonuçlar kullanılmış ve bu fiziksel parametrelerin ve alaşım konsantrasyonlarının ayrı ayrı önemli ölçüde etkilerinin olduğu saptanmıştır.

Abstract:
This PhD thesis consist of four stages. In the first stage, the various compositions (TixNi1-x, x=0; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 1) of TiNi shape memory nanoalloys (SMNAs) has been produced by sintering technique at different compression pressures (370 MPa, 740 MPa and 1110 MPa) and different annealing temperatures (25; 125; 250; 375; 500; 625; 750; 875 and 1000°C). In the second stage, Kα and Kβ emission spectra of Ti, Ni pure nano metals and produced TiNi SMNAs were measured in two different experiment geometries (1st experiment geometry: the experiment geometry without magnetic field, 2nd experiment geometry: the experiment geometry in which magnetic field system established) by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique using a Si(Li) semiconductor solid-state detector in the same experiment conditions. The IKβ/IKα X-ray intensity ratios of investigated samples were calculated for all conditions using the results obtained of emission spectra. In the third stage, a program was developed in order to determine valence electron structures of SMNAs via X-ray intensity ratios by using multi-configuration Dirac-Fock (MCDF) calculations and results. For all states, valence electron structures of Ti, Ni pure nano metals and SMNAs were calculated by using this program. Changes in valence electron structures were evaluated in terms of delocalization and/or charge transfer phenomena. In the fourth stage, morphological evaluations were performed by taking SEM images for investigated samples.
For the annealing temperature effect on X-ray intensity ratios and valence electron structures of SMNAs; in the 1st experiment geometry, results obtained for all temperatures under compression pressure of 1110 MPa, for pressure effect; in the 1st experiment geometry, results obtained for all compression pressures at 1000°C annealing temperature, and for external magnetic field effect; in the 2nd experiment geometry, results obtained for external magnetic field of 0, 4000, 8000 Gauss under 1110 MPa compression pressure and at 1000°C annealing temperature were used and it was determined that these physical parameters and alloy concentrations have significant effect separately.