Amorf ve nanokristal yapıda üretilen Cu50Zr40Ni5M5 (M= Al, Y, Ti, Mg, Si) alaşımlarının yapısal, ısısal ve mekaniksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Cu50Zr40Ni5M5 (M= Al, Y, Ti, Mg, Si) alaşımları dört farklı metotla amorf veya nanokristal olarak üretildi. Bu metotlar; normal katılaştırma, hızlı katılaştırma, emme döküm ve mekaniksel alaşımlamadır. Alaşım üretim tekniklerinin, elde edilen alaşımların mikro yapısına ve mekaniksel özelliklerine etkisi incelendi. Buna ilaveten üretim teknikeri arasında kıyaslama yapılarak amorf ve nanokristal malzemenin elde edilmesi için en uygun üretim tekniği tartışıldı. Üretilen Cu50Zr40Ni5M5 (M= Al, Y, Ti, Mg, Si) alaşımlarının mikroyapısal ve morfolojik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop (OM) ile, kimyasal analizi enerji dağılımlı X-ışını (EDX) ile, ısısal davranışları diferansiyel termal analiz (DTA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) incelendi. Alaşımların mekaniksel özellikleri ise Vickers mikrosertlik testi yapılarak belirlendi. Üretilen alaşımların, kristal boyutları Scherrer tekniği ile hesaplandı. Amorf alaşımların kristalleşmesi için gerekli olan aktivasyon enerjileri Kissinger denklemi ile hesaplandı. Yapılan analiz sonuçları, alaşımların normal katılaştırma ile kristal yapıda, hızlı katılaştırma ile amorf yapıda, emme döküm ile kısmi amorf yapıda ve mekaniksel alaşımlama ile hem kısmi amorf yapıda hem de nanokristal olarak üretildiğini gösterdi. Tez kapsamındaki alaşımlar için en uygun amorf malzeme üretim tekniğinin hızlı katılaştırma metodu olduğu, en uygun nanokristal malzeme üretim tekniğinin ise mekaniksel alaşımlama olduğu tespit edildi.

In this thesis, Cu50Zr40Ni5M5 (M= Al, Y, Ti, Mg, Si) alloys were produced amorphous or nanocrystalline structures by four different techniques. These techniques are conventional solidification, rapid solidification, suction casting and mechanical alloying. The effect of the production technique on microstructure and mechanical properties of the obtained alloys were investigated. Moreover, in order to produce amorphous and nanocrystalline materials the most proper technique was discussed by comparing the other production methods. The microstructure and morphological properties of the Cu50Zr40Ni5M5 (M= Al, Y, Ti, Mg, Si) alloys were analysed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and optical microscope (OM). The chemical analysis of the alloys was investigated by energy-dispersive X-ray (EDX). The thermal behaviours of the alloys were analysed by differential scanning calorimeter (DSC) and differential thermal analysis (DTA). The mechanical properties of the materials were identified by Vickers microhardness test. The crystallite sizes of the alloys were calculated using the equations of Scherrer. The activation energies of the crystallization in amorphous alloys were determined using Kissinger. According to the present results, in the conventionally solidification technique the alloys were produced in crystalline structure, in the rapid solidification technique the alloys were produced in fully amorphous, in the suction casting technique the alloys were produced partially amorphous structures and in the mechanical alloying the alloys were produced both partially amorphous structures and nanocrystalline structures. It was determined the most suitable production techniques of the amorphous alloys and nanocrystalline alloys were rapidly solidification and mechanical alloying.