Pb-Cd, Sn-Mg ve Ag-Sn ikili metalik alaşımlarında ısı iletkenlik katsayılarının ve arayüzey enerjilerinin hesaplanması
The measurement of thermal conductivity coefficients and interface energies in binary metalic alloys Pb-Cd, Sn-Mg and Ag-Sn
Yazar: FATMA MEYDANERİ
Danışman: DOÇ. DR. BUKET SAATÇİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Arayüzler = Interfaces ; Gümüş = Silver ; Kurşun = Lead ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Metal alaşımlar = Metal alloys ; Termal iletkenlik = Thermal conductivity

Özet:
Bu tez çalışmasında Cd-Pb, Sn-Mg ve Sn-Ag ikili alaşım sistemlerinde sırasıyla katı Cd fazı ve katı Sn fazları için ısı iletkenlik katsayıları ve bu katı fazlarla ilgili katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçümü yapılmıştır.Cd-% 20 ağ. Pb, Sn- % 2 ağ. Mg ve Sn-% 3,5 ağ. Ag sistemleri için katı faz ısı iletkenlik katsayıları radyal ısı akış fırınında; sıvı ve katı fazın ısı iletkenlik katsayıları oranı ise doğrusal katılaştırma fırınında ölçüldü.Numuneler, kararlı bir katı-sıvı arayüzeyi elde etmek için numune sabit sıcaklık gradyentinde yaklaşık 20 gün dengede tutuldu. Deney süresince akım, sıcaklık ve elektriksel potansiyel değerleri kaydedildi. Daha sonra numune ani bir şekilde soğutuldu ve tane arayüzey oluk şekilleri elde edildi, oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi.Cd-% 20 ağ. Pb, Sn- % 2 ağ. Mg ve Sn-% 3,5 ağ. Ag alaşım sistemlerinde gözlenen oluk şekilleri için nümerik yöntem kullanılarak Gibbs-Thomson katsayıları hesaplandı ve ortalama değerleri sırasıyla (5,33 ± 0,26x10-8 K m) , (7,35 ± 0,36x10-8 K m), (8,54 ± 0,42 x10-8 K m) olarak elde edildi. Aynı sistemler için etkin entropi değişimi ve Gibbs-Thomson katsayısı değerleri Gibbs-Thomson denkleminde yazılarak katı-sıvı arayüzey enerjileri sırasıyla (81,70 ± 8,17 mJ/m2), (136,41 ± 13,64 mJ/m2), (113,32 ± 11,33 mJ/m2) olarak hesaplandı. Daha sonra katı-sıvı arayüzey enerjileri ve oluk ıslatma açıları kullanılarak tane arayüzey enerjileri hesaplandı ve ortalama değerler sırasıyla (153,48 ± 16,88 mJ/m2), (230,95 ± 25,40 mJ/m2), (216,11 ± 23,77 mJ/m2) olarak elde edildi. Elde edilen bu sonuçlar literatürdeki çalışmalarla karşılaştırıldı ve sonuçların uyum içerisinde olduğu gözlendi.Anahtar Kelimeler: Kurşun-kadmiyum; kalay-gümüş; kalay-magnezyum; arayüzey enerjisi; ısı iletkenlik katsayısı; metal ve alaşımlar.

Abstract:
In this thesis, the thermal conductivity coefficients and the solid-liquid interface energies were measured for solid Cd phase and solid Sn phases, respectively, in the Cd-Pb, Sn-Mg and Sn-Ag binary alloy systems.The thermal conductivity coefficients of the solid phases for Cd- 20 wt. % Pb, Sn- 2 wt. % Mg and Sn- 3,5 wt. % Ag systems were measured by using the radial heat flow apparatus. The thermal conductivities ratio of the liquid phase to solid phase were measured with the directional solidification apparatus.The samples were hold in a stable temperature gradient for approximately 20 days to produce a stable solid-liquid interface. The values of current, temperature and electrical potential were recorded during the run, and then sample was quenched and the groove shapes were observed, them the groove shapes were photographed.The Gibbs-Thomson constants were calculated from the observed groove shapes for (Cd- 20 wt. % Pb), (Sn- 2 wt. % Mg) and (Sn- 3,5 wt. % Ag) alloy systems by using the numerical method and the average ? values were found to be (5,33 ±0,26 x10-8 K m ), (7,35 ±0,36 x10-8 K m ), (8,54 ±0,42 x10-8 K m ), respectively. For the same systems the solid-liquid interface energy were calculated using the values of effective entropy change and Gibbs-Thomson constants with the Gibbs-Thomson equation and the average value found to be (81,70±8,17 mJ/m2), (136,41±13,64 mJ/m2), (113,32±11,33 mJ/m2), respectively. Then using the solid-liquid interface energies and wetting angles of the groove shapes, the grain boundary energies were calculated and the average value found to be (153,48± 16,88 mJ/m2), (230,95±25,40 mJ/m2), (216,11 ± 23,77 mJ/m2), respectively. These results were compared with related results in the literature and the results agree reasonable well with the previous results.Keywords: Lead-cadmium; tin-silver; tin-magnesium; interface energy; thermal conductivity coefficient; metal and alloys.