Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen şekil hafızalı NiTi alaşımına bor ve zirkonyum ilavesinin korozyon ve mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of adding boron and zirconium to the shape memory NiTi alloy produced by powder metallurgy method on the corrosion and mechanical properties
- Tez No: 945107
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu çalışmada, NiTi (Nikel-Titanyum) esaslı farklı miktarlarda bor (B) ve zirkonyum (Zr) içeren Nikel-Titanyum-Bor (NiTiB) ve Nikel-Titanyum-Zirkonyum (NiTiZr) alaşımlarının elektrokimyasal korozyon özellikleri ve mekanik davranışları incelenmiştir. Mekanik öğütme/alaşımlama (MÖ/MA) metoduyla ön alaşımlı NiTi tozları, Bor (B) ve Zirkonyum (Zr) tozları ilave edilerek, yeni nesil NiTi-%XB (%0,5,1,2,4) ve NiTi-%XZr (%1,3,5,15) alaşımları üretilmiştir. Üretilen NiTi-%XB ve NiTi-%XZr alaşımları basınç destekli tek eksenli kalıpta (Ar gazı ortamında 900 C° de 45 MPa) ön şekillendirildi. Ön şekillendirilen NiTi-%XB ve NiTi-%XZr alaşımları vakumlu ısıl işlem fırınında 10-6 mbar vakum ortamında 1100°C 1 saat sinterlendi. Sinterlenen NiTi-%XB ve NiTi-%XZr alaşımlarının yoğunluk ve mikro sertlik ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM+EDS), X ışını difraksiyon spektroskopisi (XRD) ve diferansiyel termal analiz (DSC) analizleri ile karakterize edildi. Yoğunluk test sonuçlarına göre, B ilavesi NiTi alaşımının yoğunluğunu azaltırken Zr ilavesi yoğunluğunu artırmıştır. Mikro sertlik sonuçlarına göre NiTi alaşımlarına ilave edilen B ve Zr ile sertlikte kayda değer bir artış sağlanmıştır. SEM ve EDS incelemelerinde, NiTi alaşımında Ni-zengin faz, NiTi, NiTi2 ve Ni4Ti3 fazına ek olarak B ilaveli NiTi alaşımlarında ise bu fazlara ek olarak TiB ve TiB2 intermetalik fazları Zr ilaveli NiTi alaşımlarında ise NiTiZr intermetaliği görüntülenmiştir. Özellikle B ilaveli NiTi alaşımlarında, mikroyapıda küçük çökeltiler halinde oluşan homojen dağılmış TiB ve TiB2 intermetalik fazları, martenzitik yapının incelmesine neden olmuştur. Elektrokimyasal korozyon çalışmalarında %3,5 NaCl değerine sahip ortamda, üretilen NiTi%XB ve NiTi%XZr alaşımların korozyon davranışları, Tafel ekstrapolasyon yöntemi ile değerlendirildi. En düşük korozyon direnci NiTi (0,239 mm/yıl) alaşımında, en yüksek korozyon direnci NiTi%4B alaşımında (0,0178 mm/yıl) ve NiTi%XZr alaşımlarında NiTi %15Zr alaşımında (0,0016 mm/yıl) elde edilmiştir. DSC analizlerine göre, ısınma sırasında NiTi alaşımında martenzit-östenit faz geçiş sıcaklığı (Abç:191.07 C° -Abş:214.52 C°) belirlendi fakat NiTi%XB (%0,5, 1, 2, 4) ve NiTi%XZr (%1, 3, 5, 15) alaşımlarında tam anlamı ile belirlenememiştir. Soğutma sırasında ise östenit-martenzitik faz dönüşümü NiTi%4B (Mbç: 90.51 °C -Mbş: 72.34 °C) ve NiTi-%15Zr (Mbç: 89.04 °C -Mbş: 80.34 °C) alaşımlarında NiTi alaşımına (Mbç: 106.14 °C -Mbş: 93.12 °C) göre 20 °C daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleştiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the electrochemical corrosion and mechanical behaviours of Nickel-Titanium-Boron (NiTiB) and Nickel-Titanium-Zirconium (NiTiZr) alloys containing different amounts of boron (B) and zirconium (Zr) based on NiTi (Nickel-Titanium) were investigated. Pre-alloyed NiTi powders were produced using the mechanical milling/alloying (MM/MA) method by adding boron (B) and zirconium (Zr) powders to produce next-generation NiTi-%XB (%0.5, 1, 2, 4) and NiTi-%XZr (%1, 3, 5, 15) alloys. The produced NiTi-%XB and NiTi-%XZr alloys were pre-shaped in a pressure-assisted uniaxial die (at 900°C under 45 MPa in an Argon atmosphere). The pre-shaped NiTi-%XB and NiTi-%XZr alloys were sintered in a vacuum furnace at 1100°C for 1 hour under a vacuum of 10-6 mbar. The sintered NiTi-%XB and NiTi-%XZr alloys were characterized in terms of density and microhardness measurements, scanning electron microscopy (SEM+EDS), X-ray diffraction analysis (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC) analysis. Based on the results of the density measurements, the addition of boron led to a reduction in the density of the NiTi alloy, whereas the incorporation of zirconium resulted in an increase in density. According to the microhardness results, a significant increase in hardness was achieved by adding B and Zr to the NiTi alloys. In SEM and EDS analyses, in addition to the Ni-rich phase, NiTi, NiTi2, and Ni4Ti3 phases observed in the NiTi alloy, the intermetallic TiB and TiB2 phases were seen in the NiTiB alloys. In contrast, the NiTiZr intermetallic phase was observed in the NiTiZr alloys. Notably, in the NiTiB alloys, homogeneously distributed TiB and TiB2 intermetallic phases formed as small precipitates in the microstructure, contributing to the refinement of the martensitic structure. In the electrochemical corrosion studies conducted in an environment with 3.5% NaCl, the corrosion behaviours of the produced NiTi%XB and NiTi%XZr alloys were evaluated using the Tafel extrapolation method. The lowest corrosion resistance was found in the NiTi alloy (0.239 mm/year), while the highest corrosion resistance was obtained in the NiTi%4B alloy (0.0178 mm/year) and the NiTi%15Zr alloy (0.0016 mm/year) among the NiTi%XZr alloys. According to DSC analyses, the austenite-martensite phase transition temperature in the NiTi alloy during heating (As: 191.07 °C - Af: 214.52 °C) was determined; however, it could not be fully identified in the NiTi%XB (%0.5, 1, 2, 4) and NiTi%XZr (%1, 3, 5, 15) alloys. During cooling, the austenite-martensitic phase transformation was found to occur at a temperature 20 °C lower in the NiTi%4B (Ms: 90.51 °C - Mf: 72.34 °C) and NiTi%15Zr (Ms: 89.04 °C - Mf: 80.34 °C) alloys compared to the NiTi alloy (Ms: 106.14 °C - Mf: 93.12 °C).
Benzer Tezler
- Toz metalurjisi yöntemleri kullanılarak üretilmiş Fe katkılı NiTi şekil hafızalı alaşımın karakterizasyonu
Characterization of Fe added NiTi shape memory alloy produced using powder metallurgy methods
GÜLİZAR ALTINIŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT BOSTAN
- Zr ilave edilmiş NiTi şekil hafızalı alaşımların sıcak izostatik presleme ile üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of Zr added NiTi shape memory alloys by hot isostatic pressing and investigation of their properties
ÜMİT ZEYBEK
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KARAOĞLU
- Niti+nd ve NiTi + La tozlarının mekanik öğütme sonrası boro-sinterleme yöntemi ile numune üretimi ve karakterizasyonu
Sample production and characterization of NiTi+nd and NiTi + La powders by boro-sintering method after mechanical grinding
CEYLAN KARABUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN AKSÖZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİMET KARDEŞ SEVER
- Mekanik alasımlama yöntemi ile niyobyum ilaveli cualni sekil hafızalı alasımların üretimi karakterizasyonu ve asınma performanslarının incelenmesi
The investigate of characterization and wear performance of niobium add in cualni shape memory alloy produced with mechanical alloying method
ÜNAL BIÇAKCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
- Design, production and fire characterization of flax fiber reinforced shape memory polymer composites with flame retardant property
Keten elyaf takviyeli yangın geciktirici şekil hafızalı polimer kompozitlerin tasarım, üretim ve yangın karakterizasyonu
BAHADIR AYDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH ÖKTEM