Metalik alaşımların katı-sıvı arayüzey enerjilerinin deneysel tespiti
Experimental determination of solid-liquid interfacial energies of metallic alloys
Yazar: YEMLİHA ALTINTAS
Danışman: PROF. DR. KAZIM KEŞLİOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Mikroyapı = Microstructure ; Termal iletkenlik = Thermal conductivity

Özet:
Bu tez çalışmasında Sn-Mg-Zn, Zn-Al-Sb, Al-Cu-Si üçlü metalik alaşımlarının mikroyapıları, termal iletkenlik değerleri, Gibbs-Thomson katsayıları, katı-sıvı ve tane arayüzey enerjileri gibi termofiziksel özellikleri araştırılmıştır. Alaşımların fazlarının tespiti ve mikroyapıları optik mikroskop, SEM ve SEM-EDX analizi ile belirlenmiştir. Her bir alaşım sisteminde farklı bileşimlere ait katı ve sıvı fazların termal iletkenlikleri ve bu değerlerin birbirlerine oranı radyal ısı akış fırını ve Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak tespit edilmiştir. Gibbs-Thomson katsayıları, katı-sıvı arayüzey enerjileri ve tane arayüzey enerjileri ise radyal ısı akış fırınında elde edilen oluk şekilleri yardımıyla tane arayüzey oluk metodu kullanılarak elde edilmiştir. Sn-Mg-Zn alaşım sisteminde katı Sn, Zn-Al-Sb alaşım sisteminde katı Zn fazı ve Al-Cu-Si üçlü ötektik alaşım sisteminde ise katı Al ve katı CuAl2 fazlarına ait oluk şekilleri elde edilmiştir. Ayrıca Al-Cu-Si alaşım sisteminde katı Al-katı CuAl2 oluğu da elde edilmiştir. Katı ve sıvı fazların termal iletkenlik değerleri ve onların önceki çalışmalarla mukayesesi tablolarda verilmiştir. Sn-Mg-Zn, Zn-Al-Sb, Al-Cu-Si alaşım sistemlerinde bulunan fazların katı-sıvı ve tane arayüzey enerjileri de literatürdeki çalışmalarla mukayese edilerek tablolar halinde verilmiştir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlar daha önceki çalışmalarla uyum içerisinde olması yapılan çalışmanın güvenilirliğini ispatlamaktadır.

Abstract:
In this thesis study, the thermophysical properties such as microstructures, thermal conductivities, Gibbs-Thomson coefficients, solid-liquid and grain boundary energies of Sn-Mg-Zn, Zn-Al-Sb and Al-Cu-Si ternary alloy systems were investigated. The phases of alloys and their microstructures have been determined by optical microscope, SEM and SEM-EDX analysis. The thermal conductivities of solid and liquid phases of all alloys and their ratios for different compositions have been obtained by radial heat flow furnace and Bridgman-type directional solidification furnace. The Gibbs-Thomson coefficients, solid-liquid interfacial energies and grain boundary energies of all phases have been determined from the grove shapes obtained in radial heat flow furnace by using grain boundary groove shape method. The grain boundary groove shapes of solid Sn phase in Sn-Mg-Zn system, solid Zn phase in Zn-Al-Sb system, solid Al solution and solid CuAl2 phases in Al-Cu-Si ternary eutectic alloy system have been observed. Furthermore, the grain boundary groove shapes of solid Al-solid CuAl2 phase in Al-Cu-Si alloy have been obtained. The thermal conductivity values of solid and liquid phases and their comparison with previous work have been given in Tables. The solid-liquid interfacial and grain boundary energy values of all phases which are obtained in Sn-Mg-Zn, Zn-Al-Sb and Al-Cu-Si alloy system have also been given in Tables with their literature comparison. The results obtained in this thesis are in very good agreement with previous studies and this knowledge provides the reliability of this study.