Nimngafe mikro alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu
Fabricating and characterization of nimngafe micro alloys
Yazar: HASAN SEZGİN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR DELİCE
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; DSC =   ; Fizik = Physics ; Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Mikroyapı = Microstructure ; Mössbauer spektroskopisi = Mössbauer spectroscopy

Özet:
Bu tez çalışmasında, ark ergitme fırınında üretilen Ni50.52Mn9.03Fe11.93Ga28.52 ve Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 bulk alaşımlarının mikroyapısı, mekanik, termal ve manyetik özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, elde edilen bulk alaşımlar mekanik öğütme ile farklı süreler boyunca öğütülerek, öğütme süresinin malzemenin manyetik özelliklerine etkisi de araştırılmıştır. Bulk alaşımların yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş ve iki alaşımında östenit ve martensit yapıdan meydana geldiği belirlenmiştir. Bulk alaşımların mekanik özellikleri Vickers sertlik testi ile belirlenmiş ve alaşımdaki Ga miktarı azaldıkça malzemenin sertlik değerinin arttığı görülmüştür. Termal özelliklerin belirlenmesi amacıyla oda sıcaklığı ile 600 °C aralığındaki sıcaklıkta gerçekleştirilen diferansiyel taramalı kalorimetri ölçümleri ile bulk alaşımların martensitik faz geçiş sıcaklıkları belirlenmiştir. Geçiş sıcaklıkları As, Af, Ms ve Mf sırasıyla, Ni50.52Mn9.03Fe11.93Ga28.52 için 75.22, 94.60, 73.12 ve 64.61 °C, ve Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 için 145.01, 184.41, 132.55 ve 119.13 °C olarak bulunmuştur. Buna göre, Ga miktarının önemli ölçüde azalması ve Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 alaşımının valans elektron konsantrasyonunun daha büyük olması martensitik geçiş sıcaklığını arttırmıştır. Alaşımların manyetik özellikleri titreşimli numune manyetometresi ve oda sıcaklığında Mossbauer ölçümleri ile araştırılmıştır. Her iki bulk alaşım için elde edilen Mossbauer spektrumlarında bir sektet ve bir dublet yapı ortaya çıkmıştır. Sektet yapı ferromanyetik östenit fazın, dublet yapı ise paramanyetik martensit fazın bir göstergesidir. Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 alaşımında sektet yapı miktarı daha az çıkmıştır. Bu da taramalı elektron mikroskobu ve sertlik sonuçlarıyla örtüşmektedir. Mekanik öğütme ile 20, 50 ve 100 sa öğütülen parçacıklardan alınan Mossbauer spektrumlarında, 20 sa öğütme sonucu bulk alaşımlarda olduğu gibi bir sektet ve bir dublet oluşurken, 50 ve 100 sa öğütme sonucu buna ek olarak bir sektet ve bir dublet yapı daha ortaya çıkmıştır. Oluşan yeni sektetin küçük parçacıkların birbirleriyle hızlıca çarpışması sonucu ortaya çıkan yeni bir fazdan kaynaklandığı düşünülmektedir. Yeni gözüken dublet yapının ise parçacıkların tane boyutunun azalmasıyla ilişkili olan süperparamanyetizmadan kaynaklandığı düşünülmektedir.

Abstract:
In this thesis, microstructure, mechanical, thermal and magnetic properties of Ni50.52Mn9.03Fe11.93Ga28.52 and Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 bulk alloys produced in an arc melting furnace have been investigated. In addition, the obtained bulk alloys were grinded by mechanical milling for different times and the effect of milling time on the magnetic properties of the material has been also investigated. The surface morphology of the bulk alloys was examined by scanning electron microscopy and it was determined that both alloys consist of austenite and martensite phases. The mechanical properties of the bulk alloys were determined by Vickers hardness test and it was observed that the hardness value of the material increased as the amount of Ga in the alloy decreased. In order to determine the thermal properties, the martensitic phase transition temperatures of the bulk alloys were determined by differential scanning calorimetry measurements at temperatures ranging from room temperature to 600 °C. The transition temperatures As, Af, Ms and Mf were found to be 75.22, 94.60, 73.12 and 64.61 °C for Ni50.52Mn9.03Fe11.93Ga28.52 and 145.01, 184.41, 132.55 and 119.13 °C for Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83, respectively. Accordingly, the significant decrease in the amount of Ga and the larger valence electron concentration of Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 alloy increased the martensitic transition temperature. The magnetic properties of the alloys were investigated by vibrating sample magnetometer and Mossbauer measurements at room temperature. The Mossbauer spectra obtained for both bulk alloys revealed a sextet and a doublet. The sextet and doublet are related to ferromagnetic austenite phase and paramagnetic martensite phase, respectively. In the Ni52.27Mn11.66Fe13.25Ga22.83 alloy, the amount of sextet was less. This is in agreement with the scanning electron microscopy and hardness results. In the Mossbauer spectra taken from the particles grinded by mechanical milling for 20, 50 and 100 h, a sextet and a doublet were formed as in the bulk alloys as a result of 20 h grinding, while an additional sextet and doublet appeared as a result of 50 and 100 h milling. It is thought that the new sextet is caused by a new phase that emerges as a result of strong collision of small particles with each other. The new doublet is thought to be due to superparamagnetism associated with the decrease in the grain size of the particles.