CuAlNi bazlı şekil hafızalı alaşımların karakterizasyonu ve manyetik etkilerinin incelenmesi
Characterization of CuAlNi based shape memory alloys and investigation of their magnetic effects
Yazar: İPEK AK ARPA
Danışman: DOÇ. DR. İSKENDER ÖZKUL
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı / Nanobilim ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Manyetik maddeler = Magnetic matters ; Martensitik dönüşüm = Martensitic transformation ; Şekil hafızalı alaşımlar = Shape memory alloys

Özet:
Şekil hafızalı alaşımlar, akıllı malzemelerin grubunun en önemli sınıfı olup en yaygın kullanılan türlerinden birisidir. Şekil hafıza etkisi ve süperelastisite özellikleri, şekil hafızalı alaşımların en ilgi çekici iki özelliğidir. Bu özellikler sayesinde de geleneksel alaşım sistemlerinden ayrılırlar. Şekil hafızalı alaşımlarda, malzemede geri şekil kazanımı sağlanmaktadır. Bunun ana sebebi malzemenin içinde gerçekleşen katı faz dönüşümleridir. Günümüzde havacılık, otomotiv ve medikal gibi endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada Cu-Al-Ni referans numunesi üzerine Ti, V, Nb, Hf ve Ga metalik elementler kullanılarak beş farklı alaşım oluşturulmuştur. Üretmiş olduğumuz numunelere farklı termodinamik, yapısal ve manyetik analizler yapılarak malzemelerin karakterizasyonu yapılmıştır. 
Yapılan çalışmada CuAlNi şekil hafızalı alaşımlarına dördüncü ilave elementler eklenerek malzemeler incelendiğinde Ti ve V'nin tane inceltici etkisinin diğer alaşım elementlerine göre daha etkili olduğu, Hf elementinin ise daha az etkili olduğu gözlemlenmiştir. Üretilen tüm dördüncü alaşımların martensitik dönüşüm sıcaklıkları yüksek olduğundan her bir alaşım yüksek sıcaklık şekil hafızalı alaşım olarak nitelendirilmiştir. Tane boyutu ve dönüşüm sıcaklıkları bağlantılı olduğunda, tane boyutu küçüldükçe dönüşüm sıcaklığının artmış olduğu anlaşılmaktadır ve bu V ilaveli alaşım numunesi tarafından desteklenir. Ayrıca Ti ve V elementlerinin oluşturduğunu numunelerde ise dönüşüm sıcaklıklarını artırdığı gözlemlenmiştir. V katkılı alaşım, diğer alaşım örnekleri arasında en güçlü martensitik dönüşüm özelliği göstermiştir, ancak CuAlNi-bazlı alaşımın Ga elementi ile katkılanması bu değerleri ters yönde azaltmıştır. Aynı zamanda malzemelerin ölçülen mikrosertlik değerlerinin tane inceltme ile yükseldiği görülmüştür. Ga ve Hf elementlerinin atom çapları göz önüne alındığında histerezis değerinin diğer alaşım elementlerine göre artmış olduğu kaydedilmiştir. Örneklerin oda sıcaklığında paramanyetik davranış gösterdiği bulunmuştur.

Abstract:
Shape memory alloys are one of the most important classes within the group of smart materials and one of the most widely used types. Shape memory effect and superelasticity are the two most fascinating properties of shape memory alloys, distinguishing them from traditional alloy systems. In shape memory alloys, the material undergoes shape recovery, primarily due to solid phase transformations occurring within the material. They are widely used in industrial fields such as aerospace, automotive, and medical applications.
In this study, five different alloys were created by incorporating metallic elements Ga, Hf, Nb, V, and Ti onto the Cu-Al-Ni reference sample. The materials were characterized through various thermodynamic, structural, and magnetic analyses. 
The study revealed that V and Ti have a more effective grain refining effect compared to other alloying elements, while Hf showed less influence. Due to the high martensitic transformation temperatures observed in all quaternary alloys produced, each alloy was classified as a high-temperature shape memory alloy. It is understood that there is a correlation between grain size and transformation temperatures, where decreasing grain size leads to an increase in transformation temperature, which is supported by the V-doped alloy sample. Moreover, it was observed that V and Ti elements increased the transformation temperatures in the respective samples. The V-doped alloy exhibited the strongest martensitic transformation among other alloy examples, whereas the addition of Ga to the CuAlNi-based alloy reduced these values in the opposite direction. Additionally, it was observed that the measured microhardness values of the materials increased with grain refinement. Considering the atomic radii of Ga and Hf elements, it was noted that the hysteresis value increased compared to other alloying elements. The samples exhibited paramagnetic behavior at room temperature.