Al-Sc ve Al-Sc-Mg alaşımlarının bazı fiziksel özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarak deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of some physical properties of Al-Sc and Al-Sc-Mg alloys depending on the temperature
Yazar: GENCER SARIOĞLU
Danışman: PROF. DR. HAMZA YAŞAR OCAK
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Al-Sc ve Al-Sc-Mg Alaşımları endüstride; özellikle otomotiv ve havacılık sektöründe hafifliği, sünekliği ve mukavemeti ile tercih edilmektedir. Bu alaşımları Al-1,1Sc, Al-1,9Sc, Al-6Mg-1,1Sc ve Al-6Mg-1,9Sc olarak ayrı ayrı deneysel ve teorik olarak inceledik. 
Deneysel olarak ilkin alaşımların XRD, TG-DSC, TMA ve Vickers sertlik analizleri yapıldı. XRD analizlerinde x ışınları toz kırınım yöntemi kullanılarak toz haline getirilen numunelerin 30º ile 120º arasında ve 30℃ sıcaklıktan başlayarak 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ ve 600℃ sıcaklıklarda ölçüm yapıldı. XRD desenlerinin Bragg yasası kullanılarak analiz edilmesi ile alaşımların örgü parametreleri farklı sıcaklıklar için elde edildi. XRD desenleri analizleri ile alaşımların tane boyutlarının sıcaklığa bağlı değişimleri Debye - Scherrer metodu kullanılarak belirlendi. TG-DSC analizleri 30℃ sıcaklıktan başlayarak 600℃ sıcaklığa kadar veri alındı. TG ölçümlerinde sıcaklık artışı ile kütledeki değişimi belirlemiştir, DSC ölçümleri ile alaşımların yeniden kristalleşme sıcaklıkları, entalpi, entropi, Gibbs enerjisi ve aktivasyon enerjisi hesaplandı. TMA ölçümleri kullanılarak alaşımların termal genleşme katsayıları ve sıcaklıkla değişimleri elde edildi. 
Çalışmanın teorik kısmında ise deneysel çalışmaların sonuçlarından x-ışını analizlerine bağlı olarak elde ettiğimiz kristal yapı ve bu yapıya ait örgü parametreleri ve kristal simetrilerini kullanarak; alaşımların temel mekanik parametreleri olan ikinci derece elastik sabitler ve bunlara bağlı olan Hacim (Bulk) Modülü, Kesme (Shear) Modülü, Elastisite (Young) Modülü, Poisson Oranı ve Anizotropi Parametresi hesaplandı. Ayrıca alaşımların elastik sabitlerinin sıcaklığa bağlı değişimleri de incelendi.

Anahtar Kelimeler: Al-Sc, Al-Sc-Mg, Anizotropi Parametresi, DSC, DTA, Elastik Sabit, Elastisite (Young) Modülü, Hacim (Bulk) Modülü, Poisson Oranı, XRD

Abstract:
Al-Sc and Al-Sc-Mg Alloys in industry; It is preferred especially in the automotive and aviation sectors for its lightness, ductility and strength. We examined these alloys as Al-1.1Sc, Al-1.9Sc, Al-6Mg-1.1Sc and Al-6Mg-1.9Sc experimentally and theoretically.
Experimentally, firstly, XRD, TG-DSC, TMA and Vickers hardness analyzes of the alloys were performed. In XRD analysis, measurements were made between 30º and 120º and at temperatures of 100ºC, 200ºC, 300ºC, 400ºC, 500ºC and 600ºC, starting from 30ºC to the powdered samples using x-ray powder diffraction method. By analyzing the XRD patterns using the Bragg law, the lattice parameters of the alloys were obtained for different temperatures. The temperature-dependent changes of the grain sizes of the alloys were determined by using the Debye - Scherrer method by XRD pattern analysis. TG-DSC analyzes data were taken from 30℃ to 600℃. He determined the change in mass with temperature increase in TG measurements, recrystallization temperatures of alloys, enthalpy, entropy, Gibbs energy and activation energy were calculated with DSC measurements. The thermal expansion coefficients of the alloys and their variation with temperature were obtained using TMA measurements.
In the theoretical part of the study, by using the crystal structure and lattice parameters and crystal symmetries of this structure, we obtained from the results of the experimental studies based on x-ray analysis; The second order elastic constants, which are the basic mechanical parameters of the alloys, and the Bulk Modulus, Shear Modulus, Young Modulus, Poisson Ratio and Anisotropy Parameters were calculated. In addition, changes in the elastic constants of the alloys with respect to temperature were also investigated.

Keywords: Al-Sc, Al-Sc-Mg, Anisotropy Parameter, DSC, DTA, Elastic Constant, Young's Modulus, Bulk Modulus, Poisson's Ratio, XRD