Farklı ısıl işlem sıcaklıklarının ve deformasyonun NiTi  alaşımlarında geçiş sıcaklığına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of different heat treatment temperatures and deformation on transition temperature in NiTi  alloys
Yazar: SEVGİ BİLGEN
Danışman: PROF. DR. BÜLENT BOSTAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Differensiyel tarama kalorimetresi = Differential scanning calorimetry ; Martensitik dönüşüm = Martensitic transformation ; Nikel titanyum = Nickel titanium ; Taramalı elektron mikroskobu = Scanning electron microscope ; Yaşlandırma = Ageing

Özet:
Şekil hafızalı alaşımlar deforme edildikten sonra ısıl işlem ya da mekanik işlemler ile tersinir katı hal faz dönüşümü gerçekleştirerek, önceki şekline ve boyutuna geri dönebilen malzemelerdir. Şekil hafızalı alaşımlardan NiTi alaşımları, gösterdiği sekil hafıza ve süperelastiklik özelliklerinden dolayı; tıp (ortodonti, kardiyovasküler stent vb.) ve diğer mühendislik alanlarındaki (havacılık, uçak, otomotiv vb.) çeşitli uygulamalarda kullanılarak, büyük ilgi görmüştür. NiTi alaşımları ilgi çeken bu özelliklerini, martenzitik faz dönüşümleri nedeni ile gerçekleştirebilmektedir. Martenzitik faz dönüşümlerinin kinetikleri ısıl işlem ve/veya yaşlandırma işlemi ile değiştirilebilmektedir. Yürütülen tez çalışmasının amacı; NiTi alaşımlarında faz dönüşüm mekanizmalarını, difüzyonsuz çok aşamalı martenzitik dönüşümleri ve uygulanan ısıl işlem ve/veya yaşlandırma ile oluşan Nikel bakımından zengin çökeltileri incelemek, çökelme prosedürlerini ve kritik dönüşüm sıcaklıklarını belirlemektir. Bu amaçla; yürütülen deney çalışmalarında %54,1 Ni-Ti (% ağırlıkça) nominal bileşimine sahip şekil hafızalı tele, çözündürme işleminin ardından 400, 450 ve 500 ℃ sıcaklıklarında 4, 8 ve 12 saat süre ile yaşlandırma işlemi yapılmıştır. Yaşlandırılan deney numunelerine yapılan çeşitli karakterizasyon işlemleriyle nikelce zengin Ti3Ni4 çökeltileri ve hacimsel fraksiyonları araştırılmıştır. 450 ℃ sıcaklıkta yaşlandırılan deney numunelerinde, Ti3Ni4 çökeltileri yoğun olarak gözlemlenmiş, bu çökeltilerin, yapılan DSC analizleri ile çok aşamalı martenzitik dönüşüme neden oldukları belirlenmiştir. Böylece NiTi alaşımlarına yapılan çeşitli yaşlandırma sıcaklıkları ve sürelerinde mikro yapıların dönüşüm karakteristikleri ve şekil hafıza özellikleri yürütülen çalışmada araştırılmıştır.

Abstract:
Shape memory alloys are a class of alloys that can be deformed when cold and can return to their previous shape when heated by a reversible solid-state phase transformation. NiTi alloys have attracted increasing attention from researchers and industry due to their shape memory effect and superelasticity. They are widely used in medicine (e.g. orthodontics, cardiovascular stents, etc.) and other engineering fields (aerospace, automobiles, etc.). These interesting properties are due to martensitic phase transformation in the microstructure. The kinetics of martensitic  phase  transformation can be altered by heat treatment and/or aging in these alloys.The objective of this research is to investigate the mechanism of phase transformation, diffusionless multistage martensitic transformations and the formation of Ni rich precipitates during  heat  treatment and/or aging, and to determine the precipitation sequence and critical transformation temperatures in a NiTi alloy. For this purpose, a NiTi wire with a nominal composition of 54.1% Ni-Ti (wt%) was aged after solution annealing at 400, 450, and 500 ℃ for 4, 8, and 12 hours, respectively. The nickel- containing Ti3Ni4 precipitates and their volume fractions were investigated by various characterization methods on the aged specimens. According to the results, widespread precipitates of Ti3Ni4 were observed in the matrix of the specimen aged at 450 ℃. DSC analysis revealed that these precipitates were due to multistage martensitic transformation. In addition, the microstructural features and shape memory properties of NiTi alloys at different aging temperatures and times were investigated and described in the current study.