İkili peritektik alaşımlarda katılaştırma parametrelerinin mikroyapı parametrelerine etkisi
Effect of solidification parameters on microstructure parameters in binary peritectic alloys
Yazar: ELİF YILMAZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET GÜNDÜZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Katılaşma = Solidification

Özet:
Teknolojik açıdan önemli bir çok alaşımın katılaştırılma sürecinde peritektik reaksiyonlara ve peritektik dönüşümlere rastlanır. Dendritik mikroyapılar ise peritektik alaşımların katılaştırılması esnasında oldukça sık gözlenen yapılardır. Dendritik mikroyapıların (birinci kollar arası mesafe ?1, ikinci kollar arası mesafe ?2 ve dendrit uç yarıçapı R) büyüklüğü ve düzenliliği, katılaştırılarak üretilen malzemenin fiziksel, elektriksel ve mekaniksel özelliklerini etkilediği için pratikte oldukça önemlidir. Sn-Sb ikili peritektik alaşımlarında mikroyapı parametrelerinin (?1, ?2 ve R) katılaştırma hızına bağımlılığını incelemek için doğrusal katılaştırma deneyleri yapılmıştır. Sabit sıcaklık gradyenti; G altında 3 farklı kompozisyondaki Sn-%(5, 8 ve 10.2)ağ.Sb alaşımlarının her biri 5 farklı katılaştırma hızında (V=13.33-266,67 ?m/s) doğrusal katılaştırılmıştır. Sn-%5ağ.Sb ve Sn-%8ağ.Sb alaşımlarında numune çapı ?' nin mikroyapı parametreleri üzerine etkisini görebilmek için 3 farklı numune çapı (3 mm, 5 mm ve 7 mm) kullanılmıştır. Numuneler, metalografik metotlar kullanılarak hazırlanmış ve optik mikroskop altında incelenmiştir. Mikroyapıların fotoğrafları optik mikroskop üzerine yerleştirilen CCD kamera ile çekilmiş ve ?1, ?2 ve R' nin ölçümleri bu fotoğraflar üzerinde yapılmıştır. Sn-Sb peritektik alaşımları için dendritik mikroyapı parametrelerini katılaştırma hızı cinsinden öngören deneysel bağıntılar lineer regresyon analizi kullanılarak elde edilmiştir. Mikroyapı parametrelerinin numune çapı ile değişimi belirlenmiştir. Buna göre ?1, ?2 ve R artan katılaştırma hızı ile azalmakta iken artan numune çapı ile artmaktadır. Elde edilen deneysel sonuçlar, literatürde yer alan ilgili teorik modeller ve daha önceki deneysel çalışmaların sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Many technically important alloys display peritectic reactions and transformations during solidification processing. Dendritic microstructures are frequently observed during soldification of peritectic alloys. The scale and regularity of this dendritic microstructures (primary dendrite arm spacing ?1, secondary dendrite arm spacing ?2 and dendrite tip radius R) can affect the physical, electrical and mechanical properties of the solidified materials. Directional solidification experiments have been carried out in Sn-Sb binary peritectic alloys to characterize microstructure parameters (?1, ?2, R) as a function of growth rate, V. Under constant temperature gradient; G, a series of directional solidification experiments were performed at 5 different growth rates V (13.33-266.67 ?m/s) and 3 different Sb contents C0 (5wt.%Sb, 8wt.%Sb and 10.2wt.%Sb) of Sn-Sb alloys. To determine the effect of crucible diameter, ?, on microstructure parameters 3 different crucible diameters (3mm, 5mm and 7mm) were used in Sn-5wt.%Sb and Sn-8wt.%Sb alloys. Specimens have been prepared by using metallographic methods and investigated with optical microscope. The photographs of the microstructures were taken under optical microscope and the measurements of ?1, ?2 and R have been made on these photographs. Experimental power law relationships have been developed by using linear regression analysis. Dependency of dendritic microstructure parameters (?1, ?2, R) in terms of V and ? were obtained for Sn-Sb peritectic alloys. It has been shown that, ?1, ?2 and R decrease with the increasing V, where as these parameters increase with increasing ?. The obtained experimental results have been compared with the related theoretical models and the previous experimental works.