ABSTRACT MECHANICAL AND THERMAL EFFECTS ON MARTENSITIC TRANSFORMATIONS IN SHAPE MEMORY Cu - 1 1.92wt%AI - 3.78wt%Ni ALLOY SARI, Uğur Kırıkkale University Graduate School of Natural and Applied Sciences Deparment of Physics, Ph. D. Thesis Supervisor : Prof. Dr. İlhan AKSOY November 2004, 150 pages In this study, effects of deformation and thermal treatments on thermoelastic martensitic transformations in shape memory Cu-1 1.92wt%AI- 3.78wt%Ni alloy have been studied, and morphologic, crystallographic, mechanic and thermodynamic properties of stress-induced and thermal- induced martensitic transformations have been investigated using physical characterization methods. In Cu-11.92%AI-3.78%Ni alloy, it was observed that two kinds of thermal induced martensitic phases, p!, and y/, from D03 parent phase and the kind of the produced martensite depends on heat treatment. As a result of the investigation of the surface morphology and microstructure it was observed that thermoelastic martensitic transformation was from 18R or 2H close-packed periodic stacking order martensite variants occured in a self- accommodating manner to minimize the total shape change. In this 111constitution, 2H martensite variants were seen to be twin-related with respect to the (121) 2H- The orientation relationship for this twin variants have been found as (Î21)A(Î21)c : [2Î0]A[210]c. In this alloy, effects of the martensite structure and the grain size of the austenite crystal structure on the mechanical properties of the alloy was investigated by means of mechanical test carried out at room temperatures. Stress-strain behaviour was observed to be different depending on the heat treatment given to the alloy before the stress applied. Effects of deformation on martensite structure in shape memory Cu- 11.92%AI-3.78%Ni alloy have been investigated using microscopic methods, SEM and TEM. The effects were observed in order to produce the macroscopic shape change. Stress induced p!, and y/ martensite phases occurred under an applied external stress. Deformation in the martensitic state (below Mf) of the alloy was results in twinning, interface movement and variant coalescence. As a result of the deformation martensite structure was most favourably oriented with respect to the applied stress. Deformation induced 18R martensite variants was seen to be twin-related with respect to the (128) 18R. The orientation relationship for twin variants have been found as(Î28)A(Î28)c:[461]A[461]c. Key Words: Shape Memory CuAINi Alloy, D03 Austenite Phase, Martensite Phase Transformation, p!, Martensite, y/ Martensite, Twinning, Plastic Deformation, Stress - Strain Behaviour, Martensitic Transformation Temperature IV.

ÖZET ŞEKİL HATIRLAMALI Cu-%11.92AI-%3.78Ni ALAŞIMINDA MARTENSİTİK DÖNÜŞÜMLER ÜZERİNDE TERMAL VE MEKANİK ETKİLER SARI, Uğur Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı, Doktora Tezi Danışman : Prof. Dr. ilhan AKSOY Kasım 2004, 150 sayfa Bu çalışmada, şekil hatırlamalı Cu - %11.92AI - %3.78Ni (% ağırlık) alaşımında termoelastik martensitik dönüşümler üzerinde ısısal davranış etkisi ve deformasyon etkisi incelenerek termal-etkili ve zor-etkili martensitik dönüşümün kristalografik, morfolojik, mekanik ve termodinamik özellikleri çeşitli fiziksel yöntemlerle ortaya konuldu. Cu-%11.92AI-%3.78Ni alaşımında termal etki sonucu D03 ana fazdan Pİ ve y/ olmak üzere iki tip martensitenin meydana geldiği ve oluşan martensite türünün ısısal davranışa bağlı olduğu görüldü. Termoelastik martensitik dönüşümün; 18R veya 2H yığılma düzenine sahip atomik düzlemlerden oluşan varyantların, toplam şekil değişimini en aza indirebilmek için birbiriyle uyum içinde yapılanması şeklinde gerçekleştiği yüzey vemikroyapı incelemeleriyle ortaya çıkarıldı. Bu yapılanmada 2H martensite varyantların (121) 2h düzlemine göre ikiz ilişkili olduğu görüldü ve ikiz varyantlar arasında (121 )A(121 )c : [2Î0]A[2Î0]C şeklinde yönelim bağıntısı bulundu. Austenite tane büyüklüğünün ve martensite yapının alaşımın mekanik özelikleri üzerinde etkisi, oda sıcaklığında mekanik test yöntemleri ile araştırılarak alaşımın farklı ısıl işlemler sonrası farklı zor-zorlanma davranışı sergilediği görüldü. Şekil hatırlamalı Cu-%11.92AI-%3.78Ni alaşımında martensite yapı üzerinde deformasyon etkisi mikroskobik yöntemler kullanılarak incelendi ve makroskobik şekil değişimi oluşturacak biçimde etkiler görüldü. Uygulanan dış zor altında p!, ve y/ şeklinde iki tür martensite yapının meydana geldiği tespit edildi. Alaşımın martensite durumda (Mf'nin altında), plastik deformasyona uğratılması sonucu; ikîzlenmeler ve martensite varyantlara ait arayüzey hareketlerinin gerçekleştiği, sonuç olarak martensite yapının uygulanan zorun yönüne bağlı olacak şekilde en uygun yönelimi seçerek yeniden düzenlendiği belirlendi. Deformasyon etkili 18R martensite varyantların (128) isr düzlemine göre ikiz ilişkili olduğu tespit edildi ve (128)A(Î28)c : [461]A[461]c şeklinde ikiz yönelim bağıntısı bulundu. Anahtar Kelimeler: Şekil Hatırlamalı CuAlNi Alaşımı, D03 Austenite Faz, Martensite Faz Dönüşümü, p!, Martensite, yi Martensite, ikizlenme, Plastik Deformasyon, Zor-Zorlanma Davranışı, Martensitik Dönüşüm Sıcaklığı.