Kadmiyum çinko ikili alaşımında katı- sıvı yüzey enerjisinin hesaplanması

Abstract

-v- ÖZET Cd-Zn İKİLİ ALAŞIMINDA KATI-SIVI YÜZEY ENERJİSİNİN ELDE EDİLMESİ Buket Bay ender E.ü. Fen-Ed. Fak. Fizik Bölümü KAYSERİ Bu çalışmanın amacı, katı-sıvı yüzey enerjisini tartışmak, örnek olarak ikili Cd-Zn alaşımında yüzey enerjisini ölçmektir. Çalışmamızda denge durumundaki katı-sıvı arayüzeyi, sıcaklık gradyenti, katı-sıvı arayüzey enerjisi aks, Gibbs-Thomson sabitinin r, elde edilmesi, aşırı soğumalar AS* entropi ve ısı iletkenlik katsayısı gibi temel kavramlar ve aralarındaki ilişkiler tartışıldı. Çalışmalarımız iki aşamada gerçekleşti, önce, saydam organik maddeleri incelemeye yarayan sistem kuruldu ve burada Succi- nonitrile maddesi incelendi. Saydam organik maddelerin katı- sıvı arayüzey enerjisini incelemek için yapılan sıcaklık gradyenti sistemi 300°C ye kadar 8-10 saat süre için denge halinde farklı G ' lerde katı-sıvı arayüzeyinin, dolayısı ile oluk şekillerinin oluşmasını sağlar. Tane arayüzey oluğu bölgesinde kararlı durum için ısı akışını çözen bir kompütür programı geliştirildi. Oluk şekilleri kullanılarak kompütür programı ve maksimum oluk derinliği metodu ile r sabiti Succinonitrile maddesi için hesaplandı. Katı-sıvı yüzey enerjisi aks, elde edilen r sabiti ve AS* değeri kullanılarak hesaplandı. Hesaplanan bu aks değerlerinin daha önce başka araştırıcılar tarafından bulunan değerlerle iyi uyum içinde olduğu görüldü. İkinci aşamada ise denge durumundaki katı-sıvı arayüzeyini elde etmek için uzun süre (5-7 gün) sabit sıcaklık (± 0.20°C) veren bir radyal ısı akış fırını yapıldı. Fazların ısı iletkenlikleri katılar için radyal ısı akış fırını ile sıvıların ısı iletkenlik katsayıları oranı ise kontrollü katılaştırma fırını ile ölçüldü. Radyal ısı fırını ile Te 'de Cd-Zn için denge durumunda katı-sıvı arayüzeyinin oluşması sağlandı. Dengeye gelmiş numuneden oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. Succinonitrile maddesinde r 'nin hesaplanması için kullanılan kompütür programı ile Cd-Zn ikili alaşımına ait r değerleri hesaplandı. Gerek kompütür metoduyla gerekse Kk = Ks durumu için elde edilen r değerleri benzer sonuçlar verdi. Cd-Zn alaşımı için hesaplanan entropi değişimi AS* ve r değeri kullanılarak Cd-Zn için aks değeri hesaplandı. Daha önce benzer sistemler için bulunan aks değerleri ile Cd-Zn için bulunan değerin uyum içerisinde olduğu gözlendi.

-vi- ABSTRACT THE MEASUREMENT OF THE SOLID-LIQUID SURFACE ENERGIES IN Cd-Zn BINARY ALLOY Buket Bayender E.Ü. Fen-Ed. Fak. Fizik Bölümü KAYSERİ The goals of this work are to discuss the solid-liquid sur face energy and to measure the solid-liqud surface energies for Cd-Zn binary alloys. Basic concepts of the equilibrated solid-liquid interface, temperature gradient, solid-liquid surface energy aks, ob taining of Gibbs-Thomson Constant r, undercoolings entropy As*, termal conductivity coefficient and realitionship be tween this concepts have been discussed. The work consists of two parts. In the fist part; the system for transparent organic material were set up and there, suc- cinonitrile was studied. The temperature gradient system which was constructed to investigate solid-liquid interface energy for the transparent organic material can give stable solid-liquid interface, so thus equilbrated grain boundary groove for wide range of stable temperature gradients up to 300°C for 8-10 hours. A numerical method was developed to solve the steady state heat flow in the region of the grain boundary groove, r constant was obtained by the numerical method and the maxi mum groove depth method and similar r values found. Then the solid-liquid surface energy aks was calculated from r and related entropi change per unit valume AS for succinonitrile. The calculated aks values agree reasonable well with the previous results. In the second part, to obtain equilibrated solid-liquid in terfaces a radial heat flow apparatus which gives a stable temperature (±0.20°C) for long time (5-7 days) was construc ted. The termal conductivity for the solid phase obtained by the radial heat flow apparatus the liquid termal conduc tivity ratio was obtained by the directional solidification furnace. This furnace provids equilibrated solid-liquid in terfaces for Cd-Zn at Te. Photograps of the groove shapes were taken from the equilibrated samples, r constant for Cd-Zn alloy was obtained with the computer programme which was used calculate r value for Succinonitrile. r value which was obtained with the computer method and Kk = Ks case gave similar r values. The solid-liquid surface energy, oka was obtained for Cd-Zn system by using calculated entropy change AS* the alloy and r value. The measured sol id- liquid surface energy for Cd-Zn system agree reasonable well with the solid-liquid surface energies of the other similar systems.