Toz metalurjisi yöntemleri kullanılarak üretilmiş Fe katkılı NiTi şekil hafızalı alaşımın karakterizasyonu
Characterization of Fe added NiTi shape memory alloy produced using powder metallurgy methods
Yazar: GÜLİZAR ALTINIŞIK
Danışman: PROF. DR. BÜLENT BOSTAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Şekil hafızalı alaşımlar (ŞHA) şekil hafıza ve süper elastikiyet gibi eşsiz özellikleri sayesinde biyomedikal, otomotiv, havacılık ve uzay sanayi gibi birçok farklı sektörde kullanılmaktadır. Şekil hafızalı alaşımların kullanım alanlarına göre dönüşüm sıcaklıklarının, şekil hafıza ve süper elastikiyet özelliklerinin arzu edilen şekilde değiştirilebilmesi ve geliştirilmesi için birçok çalışma yapılmıştır. Farklı üretim tekniklerinin kullanılması, bu özelliklerin değiştirilebilmesi ve geliştirilebilmesi için yapılan çalışmalardan biridir. Toz metalürji tekniği ise şekil hafızalı alaşımların üretilmesinde nispeten daha yeni bir tekniktir. Toz metalürji tekniğinde kullanılan mekanik alaşımlama yöntemi, alaşımlandırılması zor toz malzemelerin üretimi için etkili bir yöntemdir. Döküm yöntemiyle üretilen şekil hafızalı alaşımlarda özellikle oksitlenme problemi nedeniyle şekil hafıza özelliklerinde azalma görülmektedir. Toz metalürji yöntemiyle bu problemler önlenebilmektedir. 

NiTi şekil hafızalı alaşımların diğer alaşımlara göre elastik deformasyonu çok yüksektir. Ayrıca çekme dayanımı yüksek olup yoğunluğu düşüktür. Tüm bu avantajlardan dolayı üretilen şekil hafızalı alaşımların %90'ı NiTi şekil hafıza alaşımlarıdır. Yapılan çalışmada, ön alaşımlı NiTi tozu ve Fe tozları Spex cihazı ile mekanik alaşımlandırılarak presleme ve sinterleme işlemleri ile numuneler üretilmiştir. Üretilen numunelerin optik mikroskop ve SEM mikro yapı analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca NiTiFe şekil hafızalı alaşımların dönüşüm sıcaklıkları DSC analizleri ile belirlenmiştir. Yapılan çalışmada mekanik alaşımlama, presleme ve sinterleme parametrelerinin, oluşan fazlara etkisi incelenmiştir. Dönüşüm sıcaklığının ilave edilen Fe oranının etkileri yorumlanmıştır. Sinterleme sonrası yapılan XRD analizine göre bütün numunelerde NiTi (B2) östenit fazının oluştuğu gözlenmiştir. Fe oranının artmasıyla Ni48Ti50Fe2 faz şiddetinde artış görülmektedir. Fe oranı arttıkça numunelerin sertliği belirgin bir şekilde düşmektedir.

Abstract:
Shape memory alloys (SMA) are used in many different industries such as biomedical, automotive, aerospace thanks to their unique properties such as shape memory and super elasticity. Numerous studies have been carried out in order to change and improve the transformation temperatures, shape memory and super elasticity properties of the shape memory alloys according to their application areas. The use of different production techniques is one of the studies to change and improve these properties. Powder metallurgy is a relatively new technique for the production of shape memory alloys. Mechanical alloying method used in powder metallurgy technique is an effective method for the production of powder materials that are difficult to alloy. The shape memory alloys produced by the casting process show a decrease in the shape memory properties due to the oxidation problem. These problems can be prevented by powder metallurgy method.

NiTi shape memory alloys have very high elastic deformation compared to other shape memory alloys. In addition, it has high tensile strength and low density. Because of all these advantages, 90% of the shape memory alloys produced are NiTi shape memory alloys. In this study, pre-alloyed NiTi powder and Fe powders were mechanically alloyed by Spex and samples were produced by pressing and sintering processes. Optical microscope and SEM microstructure analyzes of the samples were performed. The transformation temperatures of NiTiFe shape memory alloys were determined by DSC analysis. In this study, the effects of mechanical alloying, pressing and sintering parameters on the phases were investigated. Dependence on Fe ratio of transformation temperatures was interpreted. According to XRD analysis after sintering, NiTi (B2) austenite phase was observed in all samples. With the increase in the Fe ratio, Ni48Ti50Fe2 phase intensity increases. Hardness of samples decreased significantly as the Fe ratio increased.