CuAl bazlı şekil hatırlamalı alaşımlarda sıcaklığa bağlı oluşan oksitlenme özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, şekil hatırlamalı alaşım grubu içinden, üretimi ucuz ve endüstride kullanılabilirliği olan CuAl ve ve Cu₈₆Al₁₂-X₂ (% kütlece oranda) (X=Cr, Nb, Ti, Hf)  şekil hatırlamalı polikristal alaşımlar oksitlenme özellikleri üzerine bir çalışma yapılmıştır. Bu alaşımların geliştirilmesi için yüksek sıcaklıkta en çok 900 ^oC de ısıl işlem yaptığı bilinmektedir. Bu nedenle çok sık kullanılan bu sıcaklık değerinde, alaşımların sıcaklıkla oksitlenme özelliğini bakılması önemlidir. Alaşımların hepsine TG/DTA (termogravimetrik analiz) cihazı ile oksitlenme işlemi yapılmış ve oksidasyon sabiti değerleri hesaplanmıştır. Oksidasyon sabiti en yüksek olan alaşımın Cu₈₆Al₁₂Hf₂ alaşımı, en düşük olan alaşımın Cu₈₆Al₁₂Nb₂ alaşımı olduğu tespit edildi. Ayrıca SEM-EDX ile yapılan yüzey morfoloji incelemelerinde, Cu₈₈Al₁₂ ve Cu₈₆Al₁₂Ti₂ alaşımları dışında diğer alaşımlarda kabuk şeklinde oksit tabaka görülürken, Cu₈₈Al₁₂ ve Cu₈₆Al₁₂Ti₂ alaşımlarında topak şeklinde oksit bölgelere rastlanmıştır. Bütün alaşımlarda oksit tabakalarının olduğu x ışınları analizi sonucu da tespit edilmiştir. 

Keywords

• Bakır bazlı,şekil hatırlamalı alaşım,oksidasyon,oksit faz

Investigation of the oxidation properties of CuAl-based shape memory alloys depending on the temperature

Abstract

In this study, the oxidation properties of CuAl and Cu₈₆Al1₂-X₂ (X = Cr, Nb, Ti, Hf) shape memory polycrystalline alloys, which are inexpensive and industrially usable, were studied from the shape memory alloy group. It is known that these alloys are heat treated at high temperatures up to 900 ^oC for the development of these alloys. For this reason, it is important to examine the oxidation properties of alloys with temperature at this frequently used temperature value. Alloys were oxidized with TG/DTA (thermogravimetric analysis) device and oxidation constant values were calculated. The alloy Cu₈₆Al₁₂Hf₂ with the highest oxidation constant was found to be the lowest alloy Cu₈₆Al₁₂Nb₂ alloy. In the surface morphology studies made with SEM-EDX, except for Cu₈₈Al₁₂ and Cu₈₆Al₁₂Ti₂ alloys, coat-like oxide layers were observed in other alloys, whereas Cu₈₈Al₁₂ and Cu₈₆Al₁₂Ti₂ alloys were found to have oxide cluster regions. In all alloys, the x-ray analysis results of the oxide layers are also found.

Keywords

• Copper based,shape memory alloy,oxidation,oxide phase

References

1. Gustmann, T., dos Santos, J.M., Gargarella, P., Kühn, U., Van Humbeeck, J. ve Pauly, S., Properties of Cu-based shape-memory alloys prepared by selective laser melting. Shape Memory and Superelasticity, 3, 1, 24-36, (2017).
2. Stipcich, M., ve Romero R., β-Phase thermal degradation in Zr-added Cu–Zn–Al shape memory alloy, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 129, 1, 201-207, (2017).
3. Alaneme, K.K. ve Eloho A.O., Reconciling viability and cost-effective shape memory alloy options–a review of copper and iron based shape memory metallic systems, International Journal of Engineering Science Techology, 19, 3, 1582-1592, (2016).
4. Asanović, V. ve Kemal D., The mechanical behavior and shape memory recovery of Cu-Zn-Al alloys, Metalurgija, 13, 1, 59-64, (2007).
5. Kök, M., Pirge, G. ve Aydoğdu, Y., Isothermal oxidation study on NiMnGa ferromagnetic shape memory alloy at 600-1000 oC, Applied Surface Science, 268, 136-140, (2013).
6. Dagdelen, F. ve Ercan, E., The surface oxidation behavior of Ni-45.16%Ti shape memory alloys at different temperatures, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 115, 561-565, (2014).
7. Kök, M. ve Yildiz, K.,. Oxidation parameters determination of Cu-Al-Ni-Fe shape-memory alloy at high temperatures, Applied Physics A, 116, 2045-2050, (2014).
8. Kök M., Aydoğdu Y., Dağdelen F. Ve Ateş G., Improving of the surface properties of NiTiCu shape memory alloy by oxidation, Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 6, 1, 1-5, (2017).

9. Braga, T.P., Essayem, N. ve Valentini, A. Non-crystalline copper oxide highly dispersed on mesoporous alumina: synthesis, characterization and catalytic activity in glycerol conversion to acetol, Química Nova, 39, 6, 691-696, (2016).
10. Anđić, Z., Vujović, A., Tasić, M., Korać, M. ve Kamberovic, Z., Synthesis and Characterization of Dispersion Reinforced Sintered System Based on Ultra Fine and Nanocomposite Cu-Al2O3 Powders. In Nanocrystal, InTech. (2011).
11. Eliziário, S.A., Cavalcante, L.S., Sczancoski, J.C., Pizani, P.S., Varela, J.A., Espinosa, J.W.M. ve Longo, E., Morphology and Photoluminescence of HfO2Obtained by Microwave-Hydrothermal. Nanoscale research letters, 4, 11, 1371, (2009).
12. Raza, M.A., Kanwal, Z., Riaz, S. ve Naseem, S., Antibacterial performance of chromium nanoparticles against Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa. In World Congress on Advances in Civil, Environmental and Materials Research (ACEM’16). (2016, August).
13. De Lazzari, C.P., Simões, D.G. ve Capocchi, J.D.T., Study of the aluminothermic reduction of niobium pentoxide through thermal analysis experiments and high energy milling processing, Materials Research, 10, 2, 215-218, (2007).
14. de Sousa, R.R., Sato, P.S., Viana, B.C., Alves Jr, C., Nishimoto, A. ve Nascente, P.A., Cathodic cage plasma deposition of TiN and TiO2 thin films on silicon substrates. Journal of Vacuum Science and Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 33, 4, 041502 (2015).
15. Khan, M.M., Kalathil, S., Lee, J.T. ve Cho, M.H., Enhancement in the photocatalytic activity of Au@ TiO 2 nanocomposites by pretreatment of TiO 2 with UV light. Bulletin of the Korean Chemical Society, 33, 5, 1753-1758, (2012).