In this thesis, the HEA formation ability of low-density elements was carefully studied in detail. In this respect, lightweight or relatively lightweight elements such as B, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn and combinations of these elements with high-density elements such as Cu, Ni were used to produce novel lightweight high entropy alloys (LWHEAs) relative to the density of steel parts (~7.86 g/cm3). This thesis involves the design, production, and characterization of LWHEAs. The design and selection of the proper elements to be used in such alloys were calculated based on thermophysical calculations, Thermo-Calc HEA database and first-principle calculation with Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP). Firstly, the HEA formation ability of selected elements and their compositions were determined by these computational methods. Then, the selected compositions were produced by copper heart arc-melting set-up adapted with suction casting technique. The LWHEAs are investigated in detail by using electron microscopy (SEM, TEM), X-ray diffraction (XRD) and thermal analysis techniques. The specimens were analyzed to determine the corresponding mechanical properties under compression test. The most promising alloy was found to be Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 with its relatively low density (6.76 g/cm3) among the investigated LWHEAs. The suction cast LWHEA is annealed at 900 °C for 2 h. based on the phase diagram constructed by Thermo-Calc software. The annealed Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 LWHEA shows optimal mechanical behavior with 855 MPa compressive strength, 22.6 % ductility and 338 HV hardness. Also, Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 LWHEA was produced from industrial grade raw materials at scale-up using the induction casting technique. The 5 mm cylindrical samples annealed at 900 °C for 2 h. show 902 MPa yield strength, 1332 MPa fracture strength and 12.7 % ductility.

Bu tez çalışmasında düşük yoğunluklu elementlerin YEA oluşturma yeteneği ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu bağlamda, B, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn gibi hafif veya nispeten hafif elementler ve bu elementlerin Cu, Ni gibi yüksek yoğunluklu elementlerle kombinasyonları, çelik malzemelerin yoğunluğuna kıyasla (~7,86 gr/cm3) yeni HYEA'lar üretmek için kullanılmıştır.Bu tez, HYEA'ların tasarımını, üretimini ve karakterizasyonunu içermektedir. Bu tür alaşımlarda kullanılacak uygun elemanların seçimi tasarımı, termofiziksel hesaplamalar, Thermo-Calc YEA veritabanı ve Vienna Ab Initio Simülasyon Paketi (VASP) ile ilk prensip hesaplaması esas alınarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, bu hesaplama yöntemleri ile seçilen elementlerin HEA oluşturma kabiliyeti ve bunların kompozisyonu belirlenmiştir. Daha sonra, seçilen bileşimler, emişli döküm tekniğine uyarlanmış bakır tablalı ergitme düzeneği ile üretilmiştir. HYEA'lar, elektron mikroskobu (SEM, TEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve termal analiz teknikleri kullanılarak ayrıntılı olarak incelenmiştir. Ayrıca, basma testleri ile de bu numunelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. HEA'lar arasından en umut vadeden alaşım, nispeten düşük yoğunluğa sahip (6,76 gr/cm3) alaşım Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 olmuştur. Emişli dökümle üretilmiş HYEA, Thermo-Calc yazılımı yardımıyla oluşturulan faz diyagramına dayanarak 2 sa. boyunca 900 °C'de tavlanmıştır. Tavlanmış Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 HYEA, 855 MPa basma dayanımı, % 22,6 süneklik ve 338 HV sertlik ile optimum mekanik davranış sergilemektedir. Ayrıca, Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 HYEA, indüksiyon döküm tekniği kullanılarak endüstriyel saflıkta hammaddelerden büyük boyutta üretilmiştir. 900 ° C'de 2 sa. tavlanmış 5 mm'lik silindirik numuneler, 902 MPa akma dayanımı, 1332 MPa kırılma dayanımı ve % 12,7 süneklik göstermektedir.