NiTi alaşımında şekil hafıza etkisinin iyileştirilmesi
Optimization of shape memory effect in NiTi alloy
Yazar: KEMAL NURVEREN
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Malzeme bilimi = Material science

Özet:
Şekil hafıza etkisinin (ŞHE) ve sözde elastikliğin (SE) veya diğer bir deyişle psödo elastikliğin doğrudan ilişkili olduğu termoelastik martenzitik dönüşümlere ve dönüşüm karakteristiklerine; sıcaklık, yük, ön gerilme, üçüncü element katkısı gibi ısıl-mekanik değişkenlerin etki ettiği bilinmektedir. Bununla birlikte, NiTi şekil hafızalı alaşımlarda (ŞHA) görülen termoelastik martenzitik dönüşümün davranışı, morfolojisi ve geçiş sıcaklıkları, uygulanan ısıl-mekanik işlemlerden oldukça etkilenebilmektedir.Çalışmalarda kullanılan eş atomlu NiTi ŞHA'a farklı ısıl-mekanik işlemler uygulanarak alaşımın dönüşüm sıcaklıklarında meydana gelen değişimler incelenmiştir. NiTi ŞHA'ın dönüşüm karakteristiklerine farklı değerlerde ısıtma/soğutma işlemlerinin etkileri araştırmak amacı ile deneysel çalışmalar yapılmıştır. Tek yönlü şekil hafıza etkisine sahip NiTi alaşımında yeni bir ısıl-mekanik eğitim metodu kullanılarak iki yönlü şekil hafıza etkisi kazandırılmıştır. İki yönlü şekil hafıza etkisinin optimum olduğu zaman-sıcaklık-çevrim ilişkisi için deneyler yapılmış ve sonuçlar sistematik olarak sunulmuştur.Uygulanan ısıl-mekanik işlemler sonucu NiTi ŞHA'ında görülen dönüşümlere özgü sıcaklıkların değiştiği, yapılan diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) testleri ile anlaşılmıştır. Isıtma/soğutma hızlarındaki değişim ile dönüşüm sıcaklıkları, dönüşümler esnasında emilen ve salınan ısı miktarları, elastik ve tersinmez enerji miktarları gibi dönüşümlere özgü karakteristiklerin önemli ölçüde değiştiği görülmüştür. İki yönlü şekil hafıza etkisinin büyüklüğünün uygulanan sıcaklık, ön deformasyon, bekleme süresi ve işlem sayısı ile değiştiği saptanmıştır.Ayrıca doktora çalışmasının yanısıra yürütülen diğer araştırma projeleri kapsamında NiTi ŞHA üretimi gerçekleştirilmiş, üretilen NiTi alaşımdan hazırlanan numunelere benzer deneysel çalışmalar uygulanmıştır.

Abstract:
They are known for their applications that thermomechanical variants such as heat, load, pre strain, and 3rd element addition etc. strongly affect on the thermoelastic martensitic transformations and transformation characteristics which are based on shape memory effect (SME) and pseudoelasticity (PE). Furthermore, the martensitic transformation behavior, morphology and transition temperatures in NiTi-based shape memory alloys (SMAs) are strongly influenced by thermo-mechanical treatments.The alterations in transformation temperatures of equal atomic NiTi SMA have been investigated using different thermo-mechanical processes. Experimental studies carried out in order to research the effects of different heating/cooling rates on transformation temperatures of NiTi SMA. Two way shape memory effect has been brought in NiTi alloy that has one way shape memory effect using novel thermo-mechanical training method. Experiments have been conducted for time-temperature-cycle relationship where two-way shape memory effect was optimum and results have been presented in a systematical order.It has been understood with differential scanning calorimeter (DSC) tests that upon thermo-mechanical treatment, specific transformation temperatures in NiTi SMA have changed. It has been observed that transformation specific characteristics like alterations in heating/cooling rates and transformation temperatures, absorbed and released heat amount during transformations, elastic and irreversible energy quantities have changed extensively. It has been noted that the magnitude of two-way shape memory effect varied with annealing temperature, annealing time, pre deformation and number of training cycles.Within the scope of other research projects besides doctoral study, manufacturing of NiTi SMA has been accomplished and similar experimental studies have been conducted with the samples prepared from manufactured NiTi alloy.