Al-Zn alaşımında bileşim ve sıcaklığın ısısal iletkenliğe, elektriksel iletkenliğe ve katı-sıvı yüzey enerjisine etkisi
The effect of compositions and temperatures on thermal conductivities, electrical conductivities and solid-liquid interfacial energies in Al-Zn alloys
Yazar: HARUN EROL
Danışman: PROF. DR. MEHMET GÜNDÜZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışma Al-Zn alaşımlarında kompozisyon, C, ve sıcaklığın, T,  ısısal iletkenlik, K, elektriksel iletkenlik, σ, ve katı-sıvı arayüzey enerjisine, σKS,  etkisini incelemek için planlanmıştır. K, σ, Gibbs-Thomson sabiti, Γ, etkin entropi değişimi, ΔSf*, ve σKS temel kavramları  tartışılmıştır. Değişik ölçüm yöntemleri gösterilmiştir. "Sıcaklık gradyentinde tane sınır oluk" methodu en kullanışlı metot olarak bulunmuştur. Bu metot deneysel olarak σKS' yi ölçmek için mevcut en güçlü tekniktir. K' yı ölçmek ve dengelenmiş olukları elde etmek için bir radyal ısı akış fırını tasarlanmıştır. Denge halindeki katı ve sıvı fazların EDX analizleri, faz kompozisyonlarının  homojen ve faz diagram değerleri ile uyumlu olduğunu göstermiştir. Alα katı fazının K değerleri kompozisyona göre 100 oC' den katılaşma sıcaklığının 10 oC aşağısına kadar radyal ısı akış fırınında ölçülmüştür. Sıvı fazın K değeri Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak ölçülmüştür. σ değerleri Wiedemann-Franz ve Smith-Palmer kuralları kullanılarak elde edilmiştir. 
Alα numunelerinde, gücün kapatılması ile tek katı faz tarafından çevrelenmiş ani soğutulmuş ince bir silindirik sıvı faz elde edilmiştir. Bu da denge halinde tane sınır oluklarını göstermektedir. Hesaplamalar sadece küçük düzeltmeler gerektiren oluklar üzerinde yapılmıştır. Al-Zn sisteminde dengeye gelmiş katı Alα(Al-ağ%xZn)-sıvı AlZn(Al-ağ%yZn)' nin  Γ değerleri numerik bir model ile, σKS'i ise   Γ ve bununla ilişikili ΔSf*  kullanılarak hesaplanmış, ayrıca σKS ile de tane sınır enerjisi hesaplanmıştır. 
Özet olarak, çok çeşitli saydam olmayan  malzemelerde radyal ısı akış fırını kullanılarak C ve T' nin K ve σKS üzerine etkisi elde edilebilir.

Abstract:
This study was conducted to see the effect of compositions, C and temperatures, T, on thermal conductivities, K, electrical conductivities, σ and solid-liquid interfacial energies, σSL in Al-Zn alloys. Basic concepts K, σ, the Gibbs-Thomson constant, Γ, effective entropy change, ΔSf* and σSL have been discussed. Different techniques of quantification have been presented.  The method of grain boundary groove in an applied temperature gradient", which is the most accurate method to experimentally quantify σSL, has been found most practical. To quantify K and obtain the equilibrated grooves, a radial heat flow apparatus was constructed. EDX analysis of the equilibrated solid and the liquid phases showed that the C of the phases was uniform and highly consistent with the phase diagram values. K values of Alα solid phases were measured with the radial heat flow apparatus from 100 oC to just 10 oC below the related solidus T for the C. The K of the liquid phase was measured by using a Bridgeman type directional solidification apparatus. The σ-values were obtained by using Wiedeman-Franz and Smith-Palmer rules. 
In Alα samples, upon the power being switched off, annealing produced a thin, rapidly quenched cylindrical liquid phase surrounded by a single solid phase, which indicates the equilibrated grain boundary grooves.
Quantifications were made on grooves only which require were minor corrections. 
A numerical model (which allows Γ, could be obtained for the equilibrated solid Alα   (Al-wt.%xZn)- liquid AlZn  (Al-wt.%yZn) in the Al-Zn system. The σSL was calculated from the Γ and related ΔSf* and using the, σSL allowed grain boundary energies to be calculated.
In summary, it appears that the effects of C and T on K and σSL can be obtained by using the radial heat flow technique in a wide variety of opaque material.