NiTiHf bazlı şekil hafızalı alaşımların fonksiyonel özelliklerinin termodinamik açıdan incelenmesi
Thermodynamic investigation of the functional properties of NiTiHf based shape memory alloys
Yazar: MUSA ÇALIŞKAN
Danışman: DOÇ. DR. EMRE ACAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Şekil hafızalı alaşımlar sıcaklık, basınç ve manyetik etki yoluyla değişen şeklini geri kazanabiliyor olmasından ötürü günümüzde yoğun şekilde dikkat çekmektedir. Başlıca havacılık, uzay, elektronik, sağlık, otomotiv alanında kullanıldıkları gibi gelecekte de daha birçok mühendislik uygulamalarında geniş yer bulacağı düşünülmektedir. NiTiHf bazlı alaşımlar hem yüksek sıcaklık hem de yüksek mukavemet gerektiren yerlerde kullanılabilme potansiyeline sahip ender akıllı malzemelerdir. Bu tür malzemeler yüksek güç üretimi, portatiflik gibi faydalarının yanında maliyet ve ağırlık tasarrufu sağladıkları için daha çok tercih edilmeye başlamıştır.
Bu tez çalışmasında, öncelikle NiTi başta olmak üzere şekil hafızalı alaşımlar, faz dönüşümleri, mikroyapıları, şekil hafıza olayı dikkate alınarak detaylı olarak açıklanmış ve aynı zamanda termodinamik özellikleri denklemlerle açıklanmıştır. Deneysel kısımda ise NiTiHf esaslı alaşım sistemine % 5 oranında Pd elementinin eklenmesi ile elde edilen NiTiHfPd şekil hafızalı alaşımları incelenmiştir. DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre) cihazı ile yapılan ölçümler ile ısıl işleme tabi tutulmuş NiTiHfPd alaşımının faz dönüşüm özellikleri ve faz dönüşüm enerjileri termal çevrim sayısının ve ısıtma/soğutma hızlarının fonksiyonu olarak incelenmiştir.
Yapılan deneyler ve incelemeler sonucunda faz dönüşüm sıcaklıklarının ve termal histerezis değerinin ısıtma/soğutma hızı ve çevrim sayısıyla değiştiği gözlenmiştir. Tüm çevrim hızları için 80 °C' nin üzerinde dönüşüm sıcaklıkları elde edilmiştir. Bu sayede NiTiHfPd şekil hafızalı alaşımlarının özellikle havacılık ve petrol endüstrisinin ihtiyacı olan sıcak bölge uygulamalarında kullanılabileceği anlaşılmıştır.

Anahtar kelimeler: Şekil hafızalı alaşımlar, Martenzit, Termodinamik

Abstract:
Shape memory alloys are intensely paid attention owing to their ability to recover their deformed shapes by appliying temperature, forve and magnetic field. They are used in many fields including mainly aviation, aerospace, electronics, health and automotive while these enginering fields are predicted to be increased in future. NiTiHf alloys are unique materials that have potential of being used in high temperature or high strength environments. These kinds of materials have been preferred more and more since they have benefits such as savings on weight and expense besides compatibility with high power and portability. 
In the initial part of this study, primarily NiTi shape memory alloys are documented in detail in terms of phase transformation, microstructure, shape memory properties besides main thermodynamic theories to explain the phase transformation characteristics of shape memory alloys. NiTiHfPd shape memory alloys, which are produced by adding 5% Pd element to NiTiHf alloy system, are researched in this study. Phase transformation properties and energies of an aged NiTiHfPd alloys are measured by DSC (differential scanning calorimetry) device and examined as functions of thermal cycling and heating/cooling rate.
In consequence of experiments and examinations, it was found that phase transformation temperatures and thermal hysteresis values change by means of heating/cooling rate and number of thermal cycles. Transformation temperatures over 80 °C are obtained for all numbers of cycles. Thus, it was concluded that NiTiHfPd alloys are potential candidates to be used in aerospace and oil-gas industries where high temperature operation capabilities are required.

Keywords: Shape memory alloys, Martensite, Thermodynamic