Neodimyum (Nd), Gadolinyum (Gd) nadir toprak elementleri ilave edilen FeCoNiCu(MnCr)0.5 yüksek entropili alaşımların üretimi, mekanik ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Production, mechanical and magnetic properties of FeNiCoCu(MnCr)0.5 high entropy alloys with neodymium (Nd) and gadolinium (Gd) rare earth element additions
- Tez No: 1020351
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER GÜLER, DOÇ. DR. TELEM ŞİMŞEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Metalurji Mühendisliği, Engineering Sciences, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nadir toprak elementleri, Rare earth elements
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Munzur Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Stratejik Hammaddeler ve İleri Teknoloji Uygulamaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, Neodimyum (Nd) ve Gadolinyum (Gd) nadir toprak elementleri, [FeCoNiCu(MnCr)0.5] yüksek entropili alaşıma ark ergitme yöntemiyle ilave edilerek sentezlenmiştir. Alaşıma ağırlıkça %0.5, %1, %2 ve %5 oranlarında Nd ve Gd eklenmiş ve bu katkıların yapısal, mekanik ve manyetik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapısal karakterizasyon taramalı elektron mikroskobu (SEM/EDS), X-ışını difraktometresi (XRD) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellikler, sertlik ve çekme testleriyle değerlendirilirken, manyetik özellikler manyetik testlerle analiz edilmiştir. XRD analizleri, alaşımların ağırlıklı olarak yüzey merkezli kübik (YMK) yapıda tek fazlı katı çözelti oluşturduğunu, en yüksek katkı oranı olan %5 Gd ve %5 Nd ilavelerinde ise hegzagonal sıkı paket (HSP) fazının da oluştuğunu göstermiştir. SEM/EDS analizleri, tüm alaşımlarda homojen dağılım oluştuğunu ortaya koymuştur. DSC sonuçları ise belirgin faz dönüşümü olmaksızın yüksek termal kararlılığa işaret etmiştir. Mekanik test sonuçları, nadir toprak elementi katkılarının alaşımın mekanik özelliklerini referans numunesine göre önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Referans alaşımda 225 HV olan sertlik değeri, %5 Gd katkısıyla 420 HV'ye ve %5 Nd katkısıyla 370 HV'ye yükselmiştir. Benzer şekilde 725 MPa olan çekme mukavemeti, %5 Gd katkısıyla 1350 MPa'a ve %5 Nd katkısıyla 1186 MPa'a ulaşmıştır. Bu artışlar, belirgin katı çözelti sertleşmesi ve kafes distorsiyonu etkilerine bağlanmıştır. Manyetik analizler, tüm alaşımların ferromanyetik karakter sergilediğini göstermiştir. %5 Nd katkılı alaşımda doyum mıknatıslanması 41 emu/g ve koerzivite 6.3 Oe olarak ölçülürken, %2 Gd katkılı alaşımda koerzivite değeri 11 Oe'ye yükselmiştir. Bu sonuçlar, Nd katkısının manyetik yumuşaklığı artırdığını, Gd katkısının ise belirli oranlarda koerziviteyi artırdığını göstermektedir. Elde edilen bulgular, Gd ve Nd katkılı yüksek entropili alaşımların geliştirilmiş mekanik ve yumuşak manyetik özellikleri sayesinde ileri mühendislik uygulamaları için önemli bir potansiyel sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, Neodymium (Nd) and Gadolinium (Gd) rare earth elements were incorporated into the [FeCoNiCu(MnCr)0.5] high entropy alloy and synthesized via the arc melting method. Nd and Gd were added at weight fractions of 0.5%, 1%, 2% and 5% and the effects of these additions on the structural, mechanical, and magnetic properties were systematically investigated. Structural characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM/EDS), X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC) analyses. Mechanical properties were evaluated through hardness and tensile tests, while magnetic properties were analyzed using magnetic measurements. XRD results revealed that the alloys predominantly formed a single-phase solid solution with a face-centered cubic (FCC) structure. However, at the highest addition levels of 5% Gd and 5% Nd, the formation of a hexagonal close-packed (HCP) phase was also observed. SEM/EDS analyses confirmed a homogeneous elemental distribution in all alloys. DSC results indicated high thermal stability without any distinct phase transformation. Mechanical test results demonstrated that the addition of rare earth elements significantly enhanced the mechanical properties of the alloys compared to the reference sample. The hardness value, which was 225 HV for the reference alloy, increased to 420 HV with 5% Gd addition and to 370 HV with 5% Nd addition. Similarly, the tensile strength increased from 725 MPa to 1350 MPa with 5% Gd addition and to 1186 MPa with 5% Nd addition. These improvements were attributed to pronounced solid solution strengthening and lattice distortion effects. Magnetic analyses showed that all alloys exhibited ferromagnetic behavior. For the alloy containing 5% Nd, the saturation magnetization was measured as 41 emu/g and the coercivity as 6.3 Oe, whereas the coercivity increased to 11 Oe for the alloy containing 2% Gd. These results indicate that Nd addition enhances magnetic softness, while Gd addition increases coercivity at certain concentrations. The obtained findings demonstrate that Gd- and Nd-added high entropy alloys offer significant potential for advanced engineering applications due to their improved mechanical properties and soft magnetic characteristics.
Benzer Tezler
- Recycling of neodymium-iron-boron magnets by nitration, selective roasting and water leaching
Neodimiyum-demir-bor mıknatısların nitrasyon, seçkili kavurma ve suda çözünenleri ayırma yıkaması ile geri dönüşümü
EMİR AKTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN
- Nadir toprak elementlerinin solvent ekstraksiyon yöntemiyle seçimli ayrım potansiyelinin araştırılması
Investigation of the selective separation potential of rare earth elements by solvent extraction method
MELİKE TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- Farklı yakma esaslı sentez yöntemleri ile Ce0,80Sm0,20O1,90 elektrolitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of Ce0,80Sm0,20O1,90 electrolytes via different combustion based synthesis methods
BURCU AYGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER
- Hidrojen redüksiyon yöntemi ile LaFeSi temelli manyetokalorik malzeme üretimi
LaFeSi based magnetocaloric material production by hydrogen reduction method
SEMİH ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Improvement of corrosion and wear properties of zn-mg-al based zinc alloys by addition of rare earth elements
Nadır toprak elementlerı katkısıyla zn–mg–al tabanlı çınko alaşımlarının korozyon ve aşınma özellıklerının iyıleştırılmesı
ZIADOON TAREQ MHAWESH MHAWESH
Doktora
İngilizce
2026
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI KARA