Alüminyum-zirkonyum ikili alaşımının elektriksel iletkenlik ve çekme mukavemeti özelliklerinin incelenmesi
Investigating electrical conductivity and tensile strength properties of Al-Zr binary alloys
Yazar: HİCRAN TECER
Danışman: PROF. DR. MEHMET GÜNDÜZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Alüminyum alaşımları akımı bir yerden başka bir yere taşımak için elektrik hatlarında yaygın olarak kullanılırlar. Akım taşıma sistemlerinde Al-Zr alaşımlarını kullanmak, iletkenlerin artan servis ömrü ve çalışma sıcaklıkları, Al-Zr alaşımlı hatların diğerleri ile karşılaştırıldığında daha düşük kesitten yüksek akım taşıyabilmesi nedeniyle daha küçük elektrik direk maliyetleri gibi  bir çok avantaj sağlar. Al-Zr alaşımlı iletkenlerin merkezinde çelik öz olmadığı için diğer sistemlerle karşılaştırıldığında onlardan daha hafiftir. Bu nedenle, Al-Zr alaşımlı akım taşıma sistemlerinde iki temel özellik olarak bilinen elektriksel ve mekaniksel özelliklerin nasıl geliştirileceğinin araştırılması çok önemlidir. Bunun için çalışma süresince izlenen basamaklar şu şekildedir.
İlk olarak numuneler Erciyes Üniversitesi, Fen Fakültesi, Katıhal Fiziği Laboratuarında ve Coreal Alüminyum Kablo?da üretilmiş olup bu numunelerin mikroyapısal, kimyasal, mekaniksel ve  elektriksel özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda elde edilen deneyim ve bilgi birikimini kullanarak numunelerin kalitesi geliştirilmiş ve bu deneyim ve bilgiler ışığında seri üretime geçilmiştir. Değişik ısıl işlem prosesleri uygulanarak üretilen numuneler için kritik parametreler olan sıcaklık ve ısıl işlem süreç parametelerinde optimum değerler elde edilmiştir. Buna ilaveten, numunelerin iletkenlikleri ve kimyasal özellikleri X-ışını elektron saçılımı (EDX), dört nokta metodu (FPPM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve optik metal mikroskobu (OMM) kullanılarak araştırılmıştır. Bu ölçüm ve analizlerden elde edilen veriler kullanılarak, döküm proseslerinin, sıcaklığın, bileşimlerin ve numune büyüklüğünün etkisi, numune kalitesi üzerine etkisi araştırılmıştır. Son olarak, malzemelerin özellikleri, döküm ve ısıl işlem süreçleri boyunca dikkat edilecek hususlar açık olarak belirlenmiş olup hava hattı iletken malzemesi olarak kullanılacak endüstriyel ürünün üretimi için gerekli yollar bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler: Al-Zr alaşımları, Isıl dirençli iletkenler, Doğrusal Katılaştırma, 
Mikroyapı, Özdirenç, İletkenlik, Kopma Mukavemeti, Çalışma sıcaklıkları, SEM-EDX 
analizi, Isıl işlemler.  

treatments.

Abstract:
Al alloys are used commonly in the electric lines for carrying the current from one place to the other one. Using Al-Zr alloys in current carrying systems provides many advantages as following; increased service life and operation temperatures of the conductors, lower cost of electric poles, because Al-Zr alloyed conductors can carry much more current through a smaller cross sectional area compared to the other systems. The weight of the conductors with Al-Zr alloy is lighter compared to the other system because of not having steel reinforce in the core. So, it is very important to investigate how to improve the electrical and mechanical properties of the current carrying systems with Al-Zr alloys, known as two basic properties. To do this, we took the steps in our study as following: Initially samples are prepared at Erciyes University, Science Faculty, Solid State Laboratory and Coreal Alüminyum Kablo and investigated their microstructural, chemical, mechanical and electrical properties. Using the knowledge and expertices obtained from all these studies it is managed to improve the quality of the samples and under the light of all these practice and knowledge, it is initialized the begin the mass production. Optimum values of the temperature and heat treatment process parameters which are critical parameters for the produced samples have been determined applying different heat treatment processes. In addition, their chemical properties and conductivity have been investigated using the electron diffraction Xray (EDX) and four point probe method (FPPM) and their microstructures by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and optical metal microscopy (OMM). Using the data obtained from these measurements and analysis, the effect of casting processes, temperature, compositions and the sample sizes on the quality of the samples have been investigated.
Finally, the properties of the materials, the points to consider during the casting and annealing processes have been determined clearly and it is also proved all ways to produce the industrial products which will be used in the overhead line conductors.

Keywords: Al-Zr alloys, Heat resistant conductors, Directional solidification, Microstructure, 
Resistivity, Conductivity, Tensile strength, Operating temperature, SEM-EDX analysis, Heat