GADOLİNYUM NADİR TOPRAK ELEMENTİNİN NİMNSN MANYETİK ŞEKİL HATIRLAMALI ALAŞIMLARIN DÖNÜŞÜM SICAKLIĞI VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Son yıllarda teknolojinin gelişmesiyle akıllı malzemelerin gelişimi oldukça hız kazanmıştır. Geniş bir çalışma alanı olan akıllı malzemelerin alt gruplarından biri olan şekil hatırlamalı alaşımlara güçlü bir alternatif olan manyetik şekil hatırlamalı alaşımlar ilgi odağı olmuştur. Geleneksel şekil hatırlamalı alaşımların eski şekline dönme olayı sıcaklık ile olurken, manyetik şekil hatırlamalı alaşımlarda manyetik alan ile de olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, NiMnGa alaşım grubuna alternatif olan NiMnSn alaşımına nadir toprak elementi olan Gadolinyum (Gd) elementi katkılanmıştır. Nadir toprak elementleri son yıllarda ülkemiz için oldukça stratejik önemi olduğundan bu tez çalışmasında Gd elementi tercih sebebi olmuştur. Bu çalışmada termal analiz yöntemi olan Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile alaşımların faz dönüşüm sıcaklıkları belirlenmiştir. Termal analiz ölçüm sonuçlarına göre, artan gadolinyum oranının NiMnSn alaşımının austenit?martensit dönüşüm sıcaklıklarını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Alaşımların kristal yapısı ve mikro yapısının morfolojik özelliklerini belirlemek için X-ışınları ve SEM-EDX analizi yapılmıştır. Alaşımlarda austenit ve martensit faz dışında çökelti faza sahip olduğu tespit edilmiştir. Fiziksel özellik ölçüm cihazı ile alaşımların manyetik ölçümleri yapılmış ve manyetizasyon değerlerinin Gd eklenmesi ile düştüğü belirlenmiştir. Bununla birlikte alaşımların, elektriksel direncin sıcaklığa karşı ölçümleri alındığında Gadolinyum katkısıyla elektriksel direnç histerisizinin düştüğü gözlemlenmiştir.

With the development of technology in recent years, the development of smart materials has gained speed. Magnetic shape memory alloys, which are a strong alternative to shape memory alloys, one of the subgroups of smart materials with a wide field of study, have been the focus of attention. While the recovery of traditional shape memory alloys occurs with temperature, it is known that it also occurs with magnetic field in magnetic shape memory alloys. In this study, the rare earth element Gadolinium (Gd) was added to the NiMnSn alloy, which is an alternative to the NiMnGa alloy group. Since rare earth elements have strategic importance for our country in recent years, Gd element has been preferred in this thesis study. In this study, the phase transformation temperatures of the alloys were determined by the Differential Scanning Calorimetry (DSC), which is a thermal analysis method. According to the thermal analysis measurement results, it was observed that increasing gadolinium ratio decreased the austenite?martensite transformation temperatures of the NiMnSn alloy. X-rays and SEM-EDX analysis were performed to determine the morphological properties of the crystal structure and microstructure of the alloys. It has been determined that the alloys have a precipitate phase other than austenite and martensite phase. However, when the electrical resistance of the alloys were measured against temperature, it was observed that the electrical resistance hysteresis decreased with the addition of Gadolinium.