KARBÜR KATKILI NİMNSN MANYETİK ŞEKİL HATIRLAMALI ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ VE ELDE EDİLEN ALAŞIMLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, NiMnSn manyetik şekil hatırlamalı alaşımlar, benzer özelliklere sahip diğer NiMn tabanlı alaşımlara kıyasla daha düşük maliyetleri nedeniyle tercih edilen bir alaşım grubudur. Ancak bu alaşımların gevrek yapısı, uygulama alanlarını sınırlamaktadır. Bu çalışmada NiMnSn tabanlı manyetik şekil hatırlamalı alaşımlara yüksek dayanımlı bor karbür (B?C), silisyum karbür (SiC) ve titanyum karbür (TiC) katkısı yaparak bu alaşımın yapısal, termal ve manyetik özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. NiMnSn alaşımının arı ile güçlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, NiMnSn ana alaşımına bor karbür, silisyum karbür ve titanyum karbür farklı oranlarda ilave edilerek alaşımlar üretilmiştir. Üretilen numunelerin faz dönüşüm davranışları ve yapısal özellikleri Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve X-ışını Kırınımı (XRD) yöntemleriyle incelenmiş; mikro yapı ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM/EDX) ile analiz edilmiştir. Ayrıca, alaşımların manyetik özellikleri manyetizasyon ölçümleri ile değerlendirilmiştir. DSC sonuçları, karbür katkılarının martensitik dönüşüm sıcaklıklarını belirgin biçimde etkilediğini göstermiştir. Özellikle SiC katkısının dönüşüm sıcaklıklarını önemli ölçüde düşürdüğü ve oda sıcaklığında martensit–austenit faz karışımına yol açtığı belirlenmiştir. XRD analizleri, katkısız NiMnSn alaşımının oda sıcaklığında baskın olarak martensitik fazda bulunduğunu, karbür katkılarıyla birlikte ise kafes bozulmaları, mikrogerilme artışı ve faz dengesinde değişimler meydana geldiğini ortaya koymuştur. B?C katkılı alaşımlarda yapısal kararlılığın ve oksidasyon dayanımının arttığı, TiC katkısında ise katkı oranına bağlı olarak düzenleyici veya bozucu etkilerin ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Manyetik ölçümler, SiC katkılı alaşımlarda doygun manyetizasyonun arttığını ve faz durumunun manyetik özellikler üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, karbür katkılarının NiMnSn tabanlı manyetik şekil hatırlamalı alaşımlarda faz dönüşüm davranışını ve fonksiyonel özellikleri kontrol etmek için etkili bir tasarım parametresi olduğunu ortaya koymaktadır.

These successful NiMnSn magnetic shape-remembering alloys are a preferred group of alloys due to their lower costs compared to other NiMn-based alloys with similar applications. However, the brittle nature of these alloys limits their application possibilities. By adding high-strength boron carbide (B?C), silicon carbide (SiC), and titanium carbide (TiC) to these effective NiMnSn-based magnetic shape-remembering alloys, a durable, thermally and magnetically renewable heat-resistant NiMnSn alloy can be obtained through refining. Accordingly, alloys were produced by adding boron carbide, silicon carbide, and titanium carbide to the NiMnSn base alloy in different ratios. The phase transformation and structural properties of the produced samples were investigated using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and X-ray Diffraction (XRD); the microstructure was analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM/EDX). Furthermore, the magnetic properties of the alloys were evaluated by magnetization measurements. DSC results show that carbide additions significantly shape the martensitic transformation temperatures. In particular, it was determined that SiC addition significantly lowered the transformation temperatures and led to a martensite-austenite phase mixing throughout the chamber. XRD analyses revealed that the undoped NiMnSn alloy was predominantly in the martensitic phase in the chamber, while with carbide additions, lattice distortions, increased microstress, and changes in phase equilibrium occurred. It was found that stability and distortion increased in B?C-doped alloys, while in TiC addition, dispersive or fouling results occurred depending on the addition. Measurement magnets showed that saturated magnetization increased in SiC-doped alloys and that the magnetic properties of the phases were coupled. The obtained results suggest that carbide additions provide an effective design parameter for controlling the phase transformation process and functional properties in NiMnSn-based alloys.