Gadolinyum nadir toprak elementinin NiMnSn manyetik şekil hatırlamalı alaşımların dönüşüm sıcaklığı ve fiziksel özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of gadolinium rare earth element on transformation temperature and physical properties of NiMnSn magnetic shape memory alloys
Yazar: ECEM ÖZEN ÖNER
Danışman: PROF. DR. MEDİHA KÖK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akıllı malzemeler = Intelligent materials ; Alaşımlar = Alloys ; Gadolinyum = Gadolinium ; Manyetik = Magnetic ; Nadir toprak elementleri = Rare earth elements

Özet:
Son yıllarda teknolojinin gelişmesiyle akıllı malzemelerin gelişimi oldukça hız kazanmıştır. Geniş bir çalışma alanı olan akıllı malzemelerin alt gruplarından biri olan şekil hatırlamalı alaşımlara güçlü bir alternatif olan manyetik şekil hatırlamalı alaşımlar ilgi odağı olmuştur. Geleneksel şekil hatırlamalı alaşımların eski şekline dönme olayı sıcaklık ile olurken, manyetik şekil hatırlamalı alaşımlarda manyetik alan ile de olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, NiMnGa alaşım grubuna alternatif olan NiMnSn alaşımına nadir toprak elementi olan Gadolinyum (Gd) elementi katkılanmıştır. Nadir toprak elementleri son yıllarda ülkemiz için oldukça stratejik önemi olduğundan bu tez çalışmasında Gd elementi tercih sebebi olmuştur. Bu çalışmada termal analiz yöntemi olan Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile alaşımların faz dönüşüm sıcaklıkları belirlenmiştir. Termal analiz ölçüm sonuçlarına göre, artan gadolinyum oranının NiMnSn alaşımının austenit↔martensit dönüşüm sıcaklıklarını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Alaşımların kristal yapısı ve mikro yapısının morfolojik özelliklerini belirlemek için X-ışınları ve SEM-EDX analizi yapılmıştır. Alaşımlarda austenit ve martensit faz dışında çökelti faza  sahip olduğu tespit edilmiştir. Fiziksel özellik ölçüm cihazı ile alaşımların manyetik ölçümleri yapılmış ve manyetizasyon değerlerinin Gd eklenmesi ile düştüğü belirlenmiştir. Bununla birlikte alaşımların, elektriksel direncin sıcaklığa karşı ölçümleri alındığında Gadolinyum katkısıyla elektriksel direnç histerisizinin düştüğü gözlemlenmiştir.

Abstract:
With the development of technology in recent years, the development of smart materials has gained speed. Magnetic shape memory alloys, which are a strong alternative to shape memory alloys, one of the subgroups of smart materials with a wide field of study, have been the focus of attention. While the recovery of traditional shape memory alloys occurs with temperature, it is known that it also occurs with magnetic field in magnetic shape memory alloys. In this study, the rare earth element Gadolinium (Gd) was added to the NiMnSn alloy, which is an alternative to the NiMnGa alloy group. Since rare earth elements have strategic importance for our country in recent years, Gd element has been preferred in this thesis study. In this study, the phase transformation temperatures of the alloys were determined by the Differential Scanning Calorimetry (DSC), which is a thermal analysis method. According to the thermal analysis measurement results, it was observed that increasing gadolinium ratio decreased the austenite↔martensite transformation temperatures of the NiMnSn alloy. X-rays and SEM-EDX analysis were performed to determine the morphological properties of the crystal structure and microstructure of the alloys. It has been determined that the alloys have a precipitate phase other than austenite and martensite phase. However, when the electrical resistance of the alloys were measured against temperature, it was observed that the electrical resistance hysteresis decreased with the addition of Gadolinium.