NiTi Şekil Hafızalı Alaşımlarda Cu İlavesinin Termal ve Mikroyapı Özelliklerine Etkileri

Benzer belgeler
Yüksek-Sıcaklık Cu-Al-Fe-Co Şekil Hatırlamalı Alaşımının İzotermal Oksidasyon Davranışının İncelenmesi

26(2), 89-93, (2), 89-93, CoNiAlSn Manyetik Şekil Hatırlamalı Alaşımının Üretilmesi ve Bazı Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

20 (2), , (2), ,

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Kristalizasyon Kinetiği

Basma Zoru Altında Kırılan ve Kırılmayan Cu-Al-Be Şekil Hatırlama Alaşım Numunelerinin Özelliklerinin İncelenmesi

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

ÇÖKELME SERTLEŞMESİ (YAŞLANMA) DENEYİ

Faz ( denge) diyagramları

2xx SERİSİ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA Ag İLAVESİNİN MUKAVEMETE ETKİSİ

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

Bölüm 4: X-IŞINLARI DİFRAKSİYONU İLE KANTİTATİF ANALİZ

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

Al-Cu Alaşımlarında Porozite ve Mikroyapının Yaşlandırma Üzerine Etkisi

Gaz Tungsten Ark Kaynak Yöntemiyle AISI 304 Paslanmaz Çelik Yüzeyinde Üretilen M 7 C 3 Takviyeli Kompozit Kaplamaların Mikroyapısı

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET

Chapter 9: Faz Diyagramları

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

ÖZET. Fe-%30Ni-%XMo ALAŞIMLARINDA ATERMAL VE İZOTERMAL MARTENSİTİK FAZ DÖNÜŞÜMLERİNİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ.

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Fe-%18,79Mn-%4,53Ni Alaşımında Termal Etki ile Oluşan Martensitik Faz Dönüşümlerinin Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Basınç Destekli Hacim Yanma Sentezi Yöntemi ile Elde Edilen FeAl ve TiAl Kaplamalar

SENTETİK Fe-16Mn ALAŞIMININ BORLANMASI. BORONIZING OF SYNTHETIC Fe-16Mn ALLOY

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

BAKIR BAZLI ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIM BİLEŞİMİNİN TOZ METALURJİSİ İLE ÜRETİM KOŞULLARININ İNCELENMESİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

6. BEYAZ ve YÜKSEK ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

AA2014 ALÜMİNYUM ALAŞIMI INGOTUN İÇYAPISINA HOMOJENİZASYON SICAKLIĞININ ETKİSİ

Doç.Dr. Tarık Aydoğmuş

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

ISIL İŞLEM VE YAŞLANDIRMA PARAMETRELERİNİN Al-Cu-Mg TOZ METALURJİSİ ALAŞIMINA ETKİLERİ

T/M Yöntemiyle Üretilmiş Co Esaslı Co-Cr-Mo Alaşımlarının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Cr Oranının Etkisi

WELDABILITY Ti6Al4V ALLOYS COUPLES BY PTA METHOD

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

2-C- BAKIR VE ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİ 2-C-3 MARTENSİTİK SU VERME(*)

CuAl bazlı şekil hatırlamalı alaşımlarda sıcaklığa bağlı oluşan oksitlenme özelliklerinin incelenmesi

TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-10. Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

POLİPROPİLEN-ZEOLİT KOMPOZİTLERİN TERMAL ÖZELLİKLERİNDE SİLAN BAĞLAYICILARIN ETKİSİ

Fe-%5,23V VE Fe-%15V ALAŞIMLARININ YENİDEN KRİSTALLEŞME KİNETİĞİ

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

AZ91 MAGNEZYUM ALAŞIMININ METALURJİK ÖZELLİKLERİNE KADMİYUM ELEMENTİNİN ETKİSİ

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

Çinko-Alüminyum esaslı ZA-12 alaşımının mikroyapı ve darbe dayanımına bor elementinin etkisi

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

INVESTIGATION OF AA 2024 ALUMINUM ALLOY WITH NATURAL AGİNG METHOD OF MECHANICAL PROPERTIES

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Gözenekli Titanyum ve Ti-6Al-4V Alaşımının Üretimi Ve Karakterizasyonu Yüksek Lisans Tezi, 2006, ODTÜ Prof. Dr. Şakir BOR

Ömer Faruk Koç, Ali Kalkanlı (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

DUAL FAZLI ÇELİKLERDE MARTENZİT VE YÜKLEME HIZININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

Çeliklerin Fiziksel Metalurjisi

POLİTEKNİK DERGİSİ JOURNAL of POLYTECHNIC ISSN: (PRINT), ISSN: (ONLINE)

Ark Kaynağı ile Kaynatılan Ferritik Küresel Grafitli Dökme Demirlere Öntav Sıcaklığının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

AA2014 ALÜMINYUM ALAŞIMI INGOTUN İÇYAPİSİNA HOMOJENIZASYON SİCAKLİĞINİN ETKISI

T/M YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN Cu-C-Al 2 SiO 5 KOMPOZİTİNİN ABRASİV AŞINMA DAYANIMI Ç. ÖZAY & A. HASÇALIK

T/M İLE ÜRETİLMİŞ AA2014-Al 4 C 3 KOMPOZİT MALZEMELERİN YAŞLANDIRILMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Borlama İşleminde Kullanılan Bor Tozu Tane Boyutunun Kaplama Tabakası Üzerine Etkisi

İKİLİ ÖTEKTİK FAZ DİYAGRAMLARI

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Al-Mg ALAŞIMLARINDA Mg ORANININ YORULMA DAYANIMINA ETKİSİ

METALLERDE KATILAŞMA

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

Ni-Cr-B-W METALİK CAM SİSTEMİNİN CAMLAŞMA KABİLİYETİNİN VE MİKROSERTLİĞİNİN TUNGSTEN İÇERİĞİNE BAĞLI DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

CAR SAF T TANYUMUN YORULMA DAVRANI I

CALLİSTER FAZ DİYAGRAMLARI ve Demir-Karbon Diyagramı

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

İKİZ MERDANELİ SÜREKLİ DÖKÜM TEKNİĞİ İLE AA5754 MALZEME ÜRETİMİ. Koray TURBALIOĞLU

DÖKÜM KALĐTESĐNĐN SIKIŞTIRMA DÖKÜM YÖNTEMĐ ĐLE YÜKSELTĐLMESĐ

NWSA ISSN: e-journal 498. of New World Sciences Academy. Article Number: A0092

SÜPERALA IMLAR. Yüksek sıcaklık dayanımı

Kobalt Esaslı Elektrotlarla Kaplanan Malzemelerin İç Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Transkript:

Fırat Üniv. Müh. Bil. Dergisi Science and Eng. J of Fırat Univ. 29(1), 269-275, 2017 29(1), 269-275, 2017 NiTi Şekil Hafızalı Alaşımlarda Cu İlavesinin Termal ve Mikroyapı Özelliklerine Etkileri Özet 1 Fethi Dağdelen *, 2 Soner Buytoz, 3 İsmail Akbaş 1 Fırat Üniversitesi, Fen Fakültesi Fizik Bölümü, Elazığ, Türkiye fdagdelen@firat.edu.tr (Geliş/Received:13.10.2016; Kabul/Accepted:22.02.2017) Bu çalışmada Ni-50%Ti, Ni-45%Ti, Ni-55%Ti, Ni-50%Ti-%5Cu ve Ni-45%Ti-10%Cu alaşımları ark-ergitme yöntemi ile üretildi ve bunların şekil hatırlama özellikleri, mikroyapısı ve mikrosertlikleri araştırıldı. Ni-50%Ti alaşımının dönüşüm sıcaklıkları A s =-16.08, A f=-5.07, M s=-31.08, M f=-40.48 o C, Ni-45%Ti şekil hatırlamalı alaşımda A s =22.69, A f=43.76, M s=45.07, M f=13.55 o C ve Ni-55%Ti alaşımında ise A s =66.80, A f=88.80, M s=56.00, M f=29.20 o C olarak belirlendi. NiTi SMAs Cu eklenmesiyle alaşımın dönüşüm sıcaklıklarını önemli ölçüde değiştirdi ve Cu konsantrasyonunun %10 olması durumunda, Ni 45Ti 45Cu 10 alaşımında şekil hatırlama özelliğinin kaybolduğu görüldü. Buna karşılık Cu yüzdesinin artması alaşımın mikrosertliğini arttırdığı tespit edildi. Eş atomlu NiTi alaşımının faz dönüşümünü gerçekleştirmek için gerekli olan aktivasyon enerjisi değerinin nikelce zengin Ni 55Ti 45 alaşımına göre düşük olduğu belirlendi. Yani nikel fazlalığı aktivasyon enerjisini arttırdığı fakat titanyumca zengin alaşımla kıyaslandığında yine düşük olduğu görüldü. Ayrıca Cu katkısının, aktivasyon enerjisini önemli ölçüde düşürdüğü belirlendi. Alaşımların oda sıcaklığında kristal yapıları XRD analizleri ile araştırıldı. Alaşımların mikroyapısı optik mikroskop aracılığı ile incelendi ve yapı içinde çok miktarda çökeltiler gözlendi.. Anahtar Kelime: Şekil Hatırlamalı Alaşım, dönüşüm sıcaklığı, mikrosertlik. The Effects on thermal and microstructure properties of Cu addition in NiTi SMAs Abstract In this study, we fabricated Ni-50%Ti, Ni-45%Ti, Ni-55%Ti, Ni-50%Ti-%5Cu and Ni-45%Ti-10%Cu by arcmelting method. Shape memory properties, microstructure and microhardness properties of these sample were investigated. Transformation temperature of Ni-50%Ti, Ni-45%Ti, Ni-55%Ti, Ni-50%Ti-%5Cu were determinated A s =-16.08, A f=-5.07, M s=-31.08, M f=-40.48 o C and A s =22.69, A f=43.76, M s=45.07, M f=13.55 o C and A s =66.80, A f=88.80, M s=56.00, M f=29.20 o C, respectively. NiTi SMA addition to Cu(Cu addition to NiTi SMA) was substantially changed of transformation temperature of alloys. it was not exhibited shape memory properties in the Ni 45Ti 45Cu 10 alloy. Also, the rise of Cu percent in NiTi was increased in microhardness of alloys. The activation energy for phase transformation of equal atom NiTi alloy was determined fallen according to Ni 55Ti 45 alloy. Ni excess increased the activation energy, but it has been seen that activation energy in Ni-rich alloy is lower than Ti-rich alloy. Also, It has been defined that Cu contribution significantly decreased activation energy. XRD analysis of alloys was carried out at room temperature. The micro structures of these alloys were investigated by optical microscope and it was seen that there are many precipitate in the microstructure. Key words: Shape memory alloy, transformation temperature, microhardness. 1.Giriş Şekil hafızalı alaşımlar (ŞHA) arasında NiTi süper plastiklik, yüksek damping kapasitesi ve mükemmel Şekil Hafıza Etkilerinden (ŞHE) dolayı mühendislik ve sağlık alanların birçok uygulamalarda kullanılır. Bu alaşımların farklı kompozisyonunda hazırlanması ve üçüncü elementin ilave edilmesi, alaşımın mekanik özelliklerini ve faz dönüşüm sıcaklığını değiştirdiği bilinir. Yapılan araştırmalarda NiTi şekil hafızalı alaşımın kimyasal bileşiminin

NiTi Şekil Hafızalı Alaşımlarda Cu İlavesinin Termal ve Mikroyapı Özelliklerine Etkileri değişimi yanısıra üçüncü elementin mekanik ve termal histeresise etkisi üzerine yoğunlaşılmıştır [1]. Mühendislik alanındaki uygulamaları hedefleyen NiTişekil hafızalı alaşımlara eklenen en uygun elementler Cu, Pd, Fe, Pt, Al, Hf, Zr ve Autercih dir [2]. Bu alaşımlara, Cu ın ilavesi üretim ve maliyet açısından caziptir. NiTi ŞHA larda Ni yerine Cu ilavesi dönüşüm histeresisini büyük ölçüde etkiler. Ayrıca NiTi alaşımlarında %10(at) dan daha fazla Cu ilavesi halinde B2(kübik)-B19(orthorombik) dönüşüm gözlenir. Bazen dönüşüm üç basamaklı meydana gelir ve ara faz olarak R (rombohedral) faz gözlenir ve dönüşüm B2(austenit)-R-B19 (martensit) şeklinde gerçekleşir. Bu çalışmada beş farklı alaşım (Ni50Ti50, Ni45Ti55, Ni55Ti45, Ni45Ti50Cu5, Ni45Ti45Cu10) ark-ergitme yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların mikroyapısı, mekanik özellikleri ve dönüşüm sıcaklıklarının değişimi ve aktivasyon enerjileri araştırıldı. Ayrıca Cu katkısının NiTi alaşımlarında mikroyapı ve termal özellikler üzerine etkileri belirlendi. 2. Materyal ve Metod Ni50+xTi50-x(x=%at.0,5) ve Ni45Ti55- ycuy (y=%at.0,5,10)şha lar, % 99.9 saflıktaki Ni, Ti ve Cu metal tozları kütlece istenilen kompozisyonlarda hazırlanıp, mekanik karıştırıcıda 8-10mm çaplarında seramik bilye ile karıştırıldı. Karıştırılmış bu metal tozları 10MPa basınç altında 13mm çaplı peletler haline getirildi. Peletler ark-ergitme sisteminde argon atmosferinde ergitilerek Tablo 1 deki alaşım grupları elde edildi. Ark-ergitme işlemi birkaç kez tekrarlanarak alaşımların homojen hale gelmesi sağlandı. Alaşımların dönüşüm sıcaklıkları ve aktivasyon enerjilerini belirlemek için Perkin Elmer Sapphire DSC (Differantial Scanning Calorimetry) kullanıldı. Oda sıcaklığında kristal yapıları, Bruker Discover D8 marka X-ışınları difraktogramı kullanılarak belirlendi. Alaşımların değişik kompozisyona göre, mikroyapısında ve mikrosertliklerinde meydana gelen değişimleri gözlemek için Nikon Eclipse MA200 optik mikroskop ve Emco Test DuraScan-20 marka mikrosertlik ölçüm sistemleri kullanıldı. 3. Bulgular 3.1. Termal özellikler Ni 50+xTi 50-x(x=%at.0,5) ve Ni 45Ti 55-yCu y (y=%at.0,5,10) şekil hatırlamalı alaşım grupların dönüşüm sıcaklığı belirlemek için, DSC ölçümleri 10 o C/min. ısıtma-soğutma hızıyla azot gazı atmosferinde yapıldı. Elde edilen DSC eğrileri Şekil 1 a-c de verildi ve dönüşüm sıcaklıkları değeri Tablo 2 de özetlendi. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, eş atomlu Ni 50Ti 50 alaşımına göre, atomikçe Ni oranı arttığında, dönüşüm histeresisinin azaldığı ve dönüşüm sıcaklıklarının önemli ölçüde değiştiği gözlendi(şekil 1 a ve b)[3,4]. Ayrıca Ni 55Ti 45 numunesinde martensit fazdan austenit faza geçiş esnasında yeni bir fazı işaret eden küçük bir pikin olduğu görüldü. Bu pik nikelce zengin NiTi şekil hatırlamalı alaşımlarda sıklıkla rastlanan rombohedral (R) fazı işaret etmektedir [5,6]. Ayrıca ikinci alaşım grubunda, (Ni 45Ti 55-yCu y) (y=0) Ni 45Ti 55 alaşımı ise Ti oranınca zengin alaşım olarak ifade edilebilir. Bu alaşımın yine eş atomlu Ni 50Ti 50 alaşımı ile kıyaslanırsa bütün dönüşüm sıcaklığının arttığı tespit edildi. Ni 45Ti 55-yCu y (y=0, 5) alaşım grubunda Titanyum oranınca zengin NiTi şekil hatırlamalı alaşımda Ti oranını azaltarak Cu katkısı yapıldı. NiTi alaşımına bakır ilavesi dönüşüm sıcaklığını azalttığı [3,4], Cu miktarının %10 olması durumunda şekil hatırlama etkisinin kaybolduğu tespit edildi(şekil 1.c) Tablo 1.Hazırlanan şekil hatırlamalı alaşım gruplarının atomik kompozisyonları Alaşımlar %at. %at. %at. A1 50Ni 50Ti ----- A2 55Ni 45Ti ----- A3 45Ni 55Ti ----- A4 45Ni 50Ti 5Cu A5 45Ni 45Ti 10Cu Alaşımların termal aktivasyon enerjileri araştırıldı. Bunun için DSC ısıtma hızı 10, 15, 20, 25 C /min seçildi. Aktivasyon enerjilerinin belirlenmesindeki amaç martensit plakalarının oluşması için gerekli enerji seviyesinin bulunmasıdır. Bu faz dönüşümü meydana geldiği zaman DSC piklerinden faydalanılarak Johnson 270

Fethi Dağdelen, Soner Buytoz,İsmail Akbaş Mehl Avrami (JMA) denklemi yardımıyla elde edilebilir [7]. DSC mw 1000 500 0-1000 -2000 soğutma A1 A2 JMA denklemi izotermal olmayan durumlarda uygulanır ve genellikle aşağıdaki gibi yazılır. X = 1 exp[ (kt) n ] (1) ln(1 X) = (kt) n (2) Burada k ve n bir sabit, t izotermal şartlar altında dönüşüm kinetiklerini tanımlamak için kullanılır. Denklem 2 ve 3 basit Arrhenius denklemine dönüştürülür. -3000 ısıtma -50-40 -30-20 -10 0 10 20 SICAKLIK ( o C) (a) k=k oexp(-e/rt) (3) elde edilen DSC piklerinden aktivasyon enerjisi hesaplamak için Kissinger metodu kullanılır ln( β/t 2 ) = A E/RT (4) DSC mw 4000 2000-2000 -4000 ısıtma -6000-20 0 20 40 60 80 100 120 SICAKLIK ( o C) (b) soğutma A3 A4 ısıtma hızı, T pikin maksimum noktası, E termal aktivasyon enerjisi, R gaz sabiti ve A integrasyon sabitidir. Şekil 2 de lnβ/t 2 nin 1/T bağlı grafiği verildi. Kissinger metodundan faydalanılarak elde edilen aktivasyon enerjileri Tablo 2 verildi. Tablo 2 ye bakıldığında A1 alaşımının faz dönüşümünü gerçekleştirmek için gerekli olan aktivasyon enerjisi değerinin A2(nikelce zengin) alaşımına göre düşük olduğu görülmüştür. Yani Ni konsantrasyonunun fazlalığı alaşımların aktivasyon enerjisini arttırmıştır. Ayrıca A1(Ni50%Ti) alaşımının aktivasyon enerjisi A3(titanyumca zengin) alaşımla kıyaslanırsa yine düşük olduğu görülmüştür. Bunlara ek olarak A2 ile A3 alaşımları kendi arasında kıyaslanırsa, ikili NiTi alaşımlarda Ni oranının fazlalığı aktivasyon enerjisini önemli ölçüde arttırmaktadır. NiTi alaşımına bakır ilavesi, aktivasyon enerjisini önemli ölçüde düşürdüğü görülmüştür. Faz dönüşümü gerçekleşmediği için A5 alaşımının aktivasyonu enerjisi hesaplanmadı Şekil 1. Alaşımların DSC eğrileri a)ni 50+xTi 50-x (x=%at. 0, 5), b) Ni 45Ti 55-yCu y (y=%at.0, 5) ve c)ni 45Ti 45Cu 10 271

NiTi Şekil Hafızalı Alaşımlarda Cu İlavesinin Termal ve Mikroyapı Özelliklerine Etkileri Tablo 2. Ni50+xTi50-x (x=%at.0,5) ve Ni45Ti55-yCuy (y=%at.0, 5, 10) Alaşım gruplarının dönüşüm sıcaklıkları ve aktivasyon enerjisi değerleri. Alaşımlar As( o C) Af( o C) Ap( o C) Ms( o C) Mf( o C) Mp( o C) Rp( o C) Ea(kJ/mol) A1-16.08-5.07-8.87-31.08-40.48-34.66 ------- 155.63 A2 22.69 43.76 33.40 45.07 13.55 25.52 7.39 226.47 A3 66.80 88.8 80.6 56.00 29.20 40.40 -------- 207.03 A4 11.20 54.00 39.80 25.90-4.40 9.10 ------- 101.84 A5 ---- ----- ------ ------ ------ ------- ------- ------- -7,8-8,0 A1-8,0 A2 ln(/tm 2 ) ln(/tm 2 ) -9,2 3,74 3,75 3,76 3,77 3,78 3,79-9,4 3,24 3,25 3,26 3,27 a b A3 A4 ln(/tm 2 ) -9,2 ln(/tm 2 ) -9,4-9,6-9,8 2,79 2,80 2,81 2,82 2,83 2,84 c -9,2 3,12 3,14 3,16 3,18 3,20 Şekil 2. Alaşımların farklı ısıtma hızlarından alınan DSC sonuçları yardımıyla çizilen ln (β/t m 2 )-1000/T bağlı değişim grafiği. d 3.2. Kristal yapı A1-A5 alaşımlarının kristal yapısını belirlemek için alınan XRD sonuçları Şekil 3 de verilmiştir. İndislemeler literatürden detaylı bir şekilde incelenerek yapıldı [3,8]. A1 (atomlu NiTi) alaşımında keskin pikin 42.42o de B19 (NiTi monoklinik) fazının piki olduğu ve 61.32ode B2(NiTi austenit) pikine rastlandı.a2 alaşımında B19 de gözlenirken, bunun yanı sıra 41.48o, 44.10o ve 60.44o de B2, 45.22o de ise Ni3Ti hegzagonal fazlarının pikleri belirlendi. A3 alaşımında 40.10o, 41.48o ve 42.5o de B19, 39.58o ve 45.46 de Ti2Ni piki, 60.96o da B2 fazının pikine rastlandı [8]. Cu katkılanan A4 alaşımında ise 42.18 ve 43.98 de B19 ve 43.56 da B2, 61.98 de Ti ve 64.24o de TiCu fazı keskin şekilde belirmiştir. 272

Fethi Dağdelen, Soner Buytoz,İsmail Akbaş 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 2(derece) Ti NiTi (B19 ' ) Ni 3 Ti B2 Ti 2 Ni TiCu Ni 45 Ti 45 Cu 5 Ni 45 Ti 55 Ni 55 Ti 45 Ni 50 Ti 50 Şekil 3.Alaşımların X-ışını desenleri 3.3 Mikroyapı Şekil 4 de Ni50+xTi50-x (x=%at.0,5) ve Ni45Ti55-yCuy (y=%at.0,5,10) şekil hatırlatmalı malzemelerin yapılarını analiz etmek için optik mikroyapıları verilmiştir. Şekil 4a-4c de görüleceği üzere, Ni miktarının % atomik ağırlık olarak artmasıyla yapı içerisinde ötektik yapıdan (Şekil 4a) tane sınırlarında çökeltilerin arttığı (Şekil 4b ve Şekil 4c) tespit edildi. Bu çökeltiler titanyumca zengin Ti2Ni çökeltileri olarak, tane sınırlarında yoğun bir şekilde bulunmakla birlikte düzgün köşeli ve oval türde bir görünüme sahiplerdir (Şekil 4c). Pan ve çalışma arkadaşları, bakır ilaveli Ni-Ti alaşımlarının hızlı katılaşma göstermesi durumunda Ti2Ni çökeltilerinin de yoğun olarak tane sınırlarında kümelenerek katılaşma gösterdiklerini ifade etmişlerdir [9].Şekil hatırlatmalı malzeme mikroyapısına Cu elementinin etkisi Şekil 4.d ve Şekil 4.e de net bir şekilde görülmektedir. Farklı Cu miktarlarıyla alaşımlanan NiTi şekil hatırlatmalı alaşımların mikroyapıları karşılaştırıldığında, artan Cu miktarıyla malzeme mikroyapısında Cu ca zengin çok küçük taneli çökeltilerin yoğunluğunun da arttığı açıkça görülmektedir (Şekil 4d ve Şekil 4e). Benzer bulgular Morakabati ve çalışma arkadaşları tarafından da gözlemlenmiştir [10]. Cu içeren bu çökeltiler Şekil 3 de verilen XRD sonuçlarına göre Ti2(Ni, Cu) çökeltileridir ve malzemenin plastiklik özelliğini ve işlenebilirliğini azalttığı gibi mekanik gerilmesini ve sertliğini de arttırmaktadırlar [11]. Cu ilaveli NiTi şekil hatırlatmalı malzemenin SEM mikroyapısı ve EDX verisi Şekil 5a,b de 273 verilmiştir. Şekil 5a da görülen SEM mikroyapısı, Şekil 4d de verilen optik mikroyapının sol üst bölgesinin yüksek büyütmeyle çözünürlüğüne aittir. Şekil 5a dan da görüldüğü üzere, mikroyapıda yoğun olarak ikizlemeye benzer martenzit plakalarıyla birlikte, beyaz renkte görünen küçük çökeltiler mevcuttur ve bu mikroyapı malzeme mikroyapısının her bölgesinde hemen hemen aynı görüntü vardır. Şekil 5b de verilen EDX verisinde göre mikroyapı, atomik ağırlık olarak %45,39 Ti, %50,91Ni ve %3,41Cu ile katılaşma gerçekleştirmiştir. Mehrabi ve çalışma arkadaşlarının da aptıkları çalışmalarda; NiTiCu alaşımlarında Cu konsantrasyonuna bağlı olarak yer yer ikizlemeye benzer martensit yapının oluştuğunu belirtmişlerdir [12]. NiTiCu alaşımlarında ötektik matriste Ti, Ni, içerem tipik çökeltilerle birlikte, Cu miktarına bağlı olarak Ti 2Cu, Ti 2Ni ve Ti 2(Ni,Cu) kompleks bileşiklerin oluştuğu Schuster ve arkadaşları [13] tarafından da bildirilmiştir. (a) (b)

NiTi Şekil Hafızalı Alaşımlarda Cu İlavesinin Termal ve Mikroyapı Özelliklerine Etkileri (c) (d) (b) Şekil 5. a) A4 alaşımının SEM görüntüsü, b) A4 alaşımının EDX sonuçları. 3.4 Mikrosertlik Ni 50+xTi 50-x (x=%at.0,5) ve Ni 45Ti 55-y Cu y (y=%at.0,5,10) alaşımlarına 300 gr yük altında (HV0.3) Durascan20 mikrosertlik cihazı ile sertlik ölçümleri alınmıştır. Her bir numuneden en az 5 değer kaydedilip aritmetik ortalaması alınmış ve Tablo 3 de verilmiştir. Mikrosertlik ve yorulma, çekme gerilmesi gibi diğer mekanik özellikler şekil hatırlamalı alaşımların kırılganlığı ile ilgili bilgilendirilme konusunda önemli bir etkendir [14]. Sertlik değerinin artması sünekliliğin azalması olarak düşünülebilir. Vickers sertlik ölçümü, mikroyapı ile mikrosertlik arasındaki ilişkiyi anlamada önemli bir ölçüm yöntemidir. Bu ölçüm aşağıdaki bağıntıyla ilişkilidir. HV = 2Psin( 2 ) d 2 (5) (e) Şekil 4. Alaşımların optik mikroyapıları a) A1 alaşımı, b) A2 alaşımı, c) A3 alaşımı, d) A4 alaşımı, e) A5 alaşımı (a) Burada Ø derinlik açısı, P uygulanan yük ve d diyagonalin ortalama boyudur. Ni 55Ti 45 ve Ni 45Ti 55 alaşımı, eş atomlu NiTi alaşımının oda sıcaklığındaki sertlik değerleri kıyaslanırsa, Nikel oranı arttıkça malzemenin sertlik özelliğinin arttığı, titanyum oranı artıkça sertlik özelliğinin azaldığı görüldü. Buradan Ti elementinin alaşımın sertliğe katkısının, Ni elementinden daha az olduğunu gösterir. Ancak titanyumca zengin NiTi alaşımına bakır katkısı sertlik değerini ciddi bir şekilde artırmıştır. Bunun sonucun iki sebebi olabilir: birincisi Cu elementinin sertlik değerinin alaşımı oluşturan diğer elementlerden aşırı yüksek olması, ikincisi ise; Cu elementinin oranı artıkça titanyum elementinin oranının düşmesi ve nikel miktarının artmasından kaynaklanabilir 274

Fethi Dağdelen, Soner Buytoz,İsmail Akbaş Tablo 3. Ni xti 50-x (x=%at.0, 5) ve Ni 45Ti 55-yCu y (y=%at.0, 5, 10) alaşım gruplarının mikrosertlik değerleri Alaşım A1 A2 A3 A4 A5 Mikrosertlik(HV) 302 315 290 465 420 4. Tartışma Farklı komposizyonlarda hazırlanan NiTi şekil hatırlamalı alaşımlarla, bu alaşıma Cu ilave ederek ŞHE ve mikroyapılarının arasındaki değişimleri incelenilen bu çalışmada aşağıdaki sonuçlar gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, eş atomlu Ni 50Ti 50 alaşımına göre, atomikçe Ni oranı arttığında, dönüşüm histeresisinin azaldığı ve dönüşüm sıcaklıklarının önemli ölçüde değiştiği gözlendi. Ti oranınca zengin alaşım eş atomlu Ni 50Ti 50 alaşımı ile kıyaslanırsa bütün dönüşüm sıcaklığının arttığı tespit edildi. NiTi alaşımına bakır ilavesi dönüşüm sıcaklığını azatlığı ve aktivasyon enerjisini önemli şekilde düşürdüğü, ayrıca Cu miktarının %10 olması durumunda şekil hatırlama etkisinin kaybolduğu tespit edildi. NiTi alaşımına Cu ilavesiyle mikroyapıda küçük taneli çökeltilerin yoğunluğunun arttığı açıkça görüldü. Nikel oranı arttıkça malzemenin sertlik özelliğinin arttığı, aynı zamanda NiTi alaşımına bakır katkısı alaşımın sertlik değerini ciddi bir şekilde artırdığı gözlendi. 5. Kaynaklar 1. Gou, L., Liu,Y., Ng, T.Y. (2014). An investigation on the crystal structures of Ti 50Ni 50-xCu x shape memory alloys based on density functional theory calculations, Intermetallics, 53, 20-25. 2. Bozzolo,G., Noebe, R.D., Mosca, H.O. (2005). Site preference of ternary alloy in addition toniti: Fe,Pt,Au,Al,Cu,Zr and Hf, Journal of Alloys and Compounds, 389, 80-94. 3. Atiyah, A.A., Ali, A.R.K.A., Dawood, N.M. (2015). Characterisation of NiTi and NiTiCu Porous Shape Memory Alloys Prepared by Powder Metallurgy (Part I), Arab. J. Sci. Eng., 40, 901-9013. 4. Nespoli, A., Passaretti, F., Villa, E. (2013). Phase transition and mechanical damping properties: ADMTA study of NiTiCu Shape Memory Alloys, Intermetallics, 32, 394-400. 5. Otsuka,K., Ren,X. (2005), Physical metallurgy of Ti Ni-based shape memory alloys, Progress in Materials Science, 50,511 678. 6. Ercan,E., (2013), Investigation of Oxidation Behavior at Ni-Rich NiTi Shape Memory Alloy, Firat Üniversity, Master'sThesis Institute of Science and Technology. 7. Torrens-Serra J., Venkataraman, S., Stoica, M., Kuehn., Rothand, U. S., Eckert, J. (2011). Non- Isothermal Kinetic Analysis of the Crystallization of Metallic Glasses using the Master Curve Method, Materials, 4, 2231-2243. 8. Pan,G., Balagna,C., Martino,L., Pan, J., Spriano, S. (2014). Micro structure and transformation temperatures in rapid solidified Ni Ti alloys. Part II: The effect of copper addition, Journal of Alloysand Compounds 589, 633 642. 9. Harikrishnan, K., Chandra, K., Misra,P.S., Agarwala, Vinod S. (2009).B19 orthorhombic martensitic Transformation in Aged NiTiCu Shape Memory Alloys, ESOMAT DOI:10.1051/esomat/200902020. 10. Morakabati,M., Kheirandish,Sh., Aboutalebi, M., Taheri, A.Karimi., Abbasi,S.M. (2010). The effect of Cu addition on the hot deformation behavior of NiTi shape memory alloys, Journal of Alloys and Compounds 499, 57 62. 11.Houand,Li., Grumman,D.S. (1995), Transformational Super elasticity in Sputtered Titanium-Nickel Thin Films, Scripta Metallurgica et Materialia, 3, 989-995. 12. Mehrabi,K., Bruncko,M., Kneissl,A.C. (2012). Microstructure, mechanical and functional properties of NiTi-based shape memory ribbons, Journal of Alloys and Compounds 526, 45 52 13. Priyadarshini,B.G., Aich,S., Chakraborty,M. (2011). Metal. Mater. Trans. A 42, 3248 3290. 14. S. Miyazaki, K., Mizukoshi, T., Ueki, T., Sakuma, Yinong Liu, (1999). Fatigue life of Ti 50 at.% Ni and Ti 40Ni 10Cu (at.%) shape memory alloy wires, Materials Science and Engineering A273 275, 658 663. 275