Al-Cr-Mn ötektik alaşımı üzerine uygulanan ısıl işlem süreçlerinin mikroyapı, mekanik ve termoelektriksel özellikler üzerine etkisi
Effect of heat treatment processes applied on Al-Cr-Mn eutectic alloy on microstructure, mechanical and thermoelectical properties
Yazar: ÖZNUR KAHYAOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF KAYGISIZ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yüksek saflıkta aluminyum (%99.9), krom (%99.99) ve mangan (%99.98) elementleri kullanılarak döküm fırınında yönlü katılaştırma yapılarak ötektik Al-%0.3 Cr(ağ)-%2.0 Mn(ağ) alaşımı oluşturulmuştur. Sonrasında bu ötektik alaşım numuneleri 350oC'de 1, 3, 6 ve 18 saat sürelerde ısıl işleme tabi tutulmuştur. Isıl işlem Nüve Mf 110 Kül Fırını ile gerçekleştirilmiştir. Isıl işlem sonrası numunelerin mikroyapı değişimleri, mekanik ve termoelektriksel özellikleri incelenerek, bu parametreler üzerine ısıl işlemin etkisi incelenmiştir. Mikroyapı görüntüleri FEI-Quanta FEG 250 model taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiştir. Mikroyapıdaki fazların Enerji Dağıtım Spektrometresi (EDS) ile niteliksel ve niceliksel element analizleri yapılmıştır. Ayrıca belirlenen aşamaları desteklemek için X-Işını Kırınımı (XRD) pikleri alınmış ve görüntü haritalaması yapılmıştır.
Hem ısıl işlem görmemiş hem de ısıl işlem görmüş numunelerin sertliği, Future Tech FM700 model Vickers sertlik test cihazı kullanılarak belirlendi. 10 saniyelik bir süre boyunca 100 gramlık bir yük uygulandı. 
Çekme mukavemeti testleri, ASTM E4 standardına uygun olarak 4 mm çapında ve 60 mm uzunluğunda silindirik numuneler üzerinde Shimadzu Universal Tester ile ortam sıcaklığında 1 mm/dk gerinim hızında gerçekleştirildi.
Ayrıca ısıl işlem prosesinin alaşımın termofiziksel özellikleri üzerine etkisi Diferansiyel Termal Analiz (DTA) yöntemi ile araştırılmıştır. Bu kapsamda, sıvı-katı faz geçişinin kinetiğini karakterize etmede önemli olan erime sıcaklığı, füzyon entalpisi ve ısı kapasitesindeki değişiklikler incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ötektik alaşım, Mikroyapı, Mekanik özellikler, Isı kapasitesi

Abstract:
In this study, eutectic Al-0.3% Cr(wt)-2.0% Mn(wt) alloy was formed by directional solidification in the casting furnace using high purity aluminum (99.9%), chromium (99.99%) and manganese (99.98%) elements. Afterwards, these eutectic alloy samples were subjected to heat treatment at 350oC for 1, 3, 6 and 18 hours. The heat treatment was carried out with Nüve Mf 110 muffle furnace. The microstructure changes, mechanical and thermoelectrical properties of the samples after heat treatment were examined, and the effect of heat treatment on these parameters was examined. Microstructure images were taken with a FEI-Quanta FEG 250 model scanning Electron Microscope (SEM). Qualitative and quantitative elemental analyzes of the phases in the microstructure were performed with Energy Dispersion Spectrometry (EDS). Additionally, X-Ray Diffraction (XRD) peaks were taken and image mapping was performed to support the determined stages.
The hardness of both non-heat-treated and heat-treated samples was determined using the Future Tech FM700 model Vickers hardness tester. A 100-gram load was applied over a period of 10 seconds.
Tensile strength tests were carried out on cylindrical samples with a diameter of 4 mm and a length of 60 mm in accordance with the ASTM E4 standard, with a Shimadzu Universal Tester at a strain rate of 1 mm/min at ambient temperature.
Additionally, the effect of the heat treatment process on the thermophysical properties of the alloy was investigated by the Differential Thermal Analysis (DTA) method. In this context, changes in melting temperature, fusion enthalpy and heat capacity, which are important in characterizing the kinetics of the liquid-solid phase transition, were examined.

Keywords: Eutectic alloy, Microstructure, Mechanical properties, Heat capacity