KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2026 / Volume: 14 Issue: 2

CuAlTa Şekil Hafızalı Alaşımında Gadolinyumun Mikro Yapı, Termodinamik, Mekanik Davranış ve Özgül Isı Kapasitesi Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Exploring the Impact of Gadolinium on Microstructure, Thermodynamics, Mechanical Behavior, and Specific Heat Capacity in CuAlTa Shape Memory Alloy

Ercan Ercan(Bitlis Eren University Faculty of Science Department of Physics)0000-0002-1583-6068
Ibrahim Nazem Qader(Raparin)0000-0003-4008-7019
Fethi Dağdelen(FIRAT UNIVERSITY, FACULTY OF SCIENCE)0000-0001-9849-590X
Mediha Kök(FIRAT UNIVERSITY, FACULTY OF SCIENCE)0000-0001-7404-4311
Sayfa
—
Yayın Tarihi
2025-06-30
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bu çalışma, alaşım bileşiminin ve faz davranışının yüksek martensitik faz dönüşüm sıcaklığı (PTT) ile yakından ilişkili olduğunu göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:CuAlTa şekil hafızalı alaşımlarının Gadolinyum (Gd) ile zenginleştirilmesiyle üretilen alaşımların yüzey morfolojisi, mikro yapısı, faz geçişi ve özgül ısı kapasitesi C_P (T) sıcaklık değişimlerine bağlı olarak incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Alaşımlara Gd ilavesi kristal boyutunu küçültmekte ve 18R fazını önemli ölçüde azaltmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Bu çalışma, alaşım bileşiminin ve faz davranışının yüksek martensitik faz dönüşüm sıcaklığı (PTT) ile yakından ilişkili olduğunu göstermektedir.
🔬Tür:Research Article
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Cu-Al-Ta-Gd · shape memory alloy · high temperature phase transformation

Özet

CuAlTa şekil hafızalı alaşımlarının Gadolinyum (Gd) ile zenginleştirilmesiyle üretilen alaşımların yüzey morfolojisi, mikro yapısı, faz geçişi ve özgül ısı kapasitesi C_P (T) sıcaklık değişimlerine bağlı olarak incelenmiştir. Bu çalışma, alaşım bileşiminin ve faz davranışının yüksek martensitik faz dönüşüm sıcaklığı (PTT) ile yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Alaşımlara Gd ilavesi kristal boyutunu küçültmekte ve 18R fazını önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu ilişki, özelleştirilmiş özelliklere sahip yeni malzemelerin tasarlanmasını mümkün kılmaktadır. EDS analizi, matristeki sınırlı çözünürlüğü sonucu β fazında tantal çökelmesini doğrulayarak martensitik faz dönüşümünü etkili bir şekilde önlemektedir. Bu nedenle alaşımdaki Gd katkısının artırılmasıyla PTT artmıştır. Öte yandan alaşımdaki Gd'nin artırılması martensitik dönüşüm altındaki yüzeyin azalmasına neden olmakta ve bunun sonucunda şekil hatırlama etkisinin kararlılığını azaltarak C_P (T)'nin artmasına neden olmaktadır.

Abstract

The surface morphology, microstructure, phase transition and specific heat capacity C_P (T) of the alloys produced by enriching CuAlTa shape memory alloys with Gadolinium (Gd) were examined depending on temperature changes. This study shows that alloy composition and phase behavior are closely related to high martensitic phase transformation temperature (PTT). The addition of Gd to the alloys reduces the crystal size and significantly reduces the 18R phase. This relationship enables the design of new materials with customized properties. EDS analysis confirms the precipitation of tantalum in the β phase, as a result of its limited solubility in the matrix, effectively preventing the martensitic phase transformation. Therefore, the PTT increased by increasing Gd additive in the alloy. On the other hand, increasing Gd in the alloy causes the surface under martensitic transformation to decrease, and as a result, it reduces the stability of the shape recovery effect, causing the C_P (T) to increase.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Ercan, E., Qader, I. N., Dağdelen, F., Kök, M. (2025). CuAlTa Şekil Hafızalı Alaşımında Gadolinyumun Mikro Yapı, Termodinamik, Mekanik Davranış ve Özgül Isı Kapasitesi Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Volume: 14 Issue: 2. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.1597685

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (28)

  1. I.N. Qader, M. Kok, F. Dagdelen, Y. Aydoğdu, “A review of smart materials: researches and applications” El-Cezeri, vol. 6, no. 3, pp. 755-788, Sep. 2019.
  2. M. Kok, R. A. Qadir, S.S. Mohammed, I. N. Qader, “Effect of transition metals (Zr and Hf) on microstructure, thermodynamic parameters, electrical resistivity, and magnetization of CuAlMn-based shape memory alloy” Eur. Phys. J. Plus, vol. 137 no. 62, pp.1-13, Dec. 2022.
  3. C. Naresh, P.S.C. Bose, C.S.P. Rao, “Shape memory alloys: a state of art review. IOP Conference Series” Materials Science and Engineering. vol. 149(1), no. 012054, pp. 1-13, July. 2016.
  4. X. Han, S. Mao, Z. Zhang, “Superelasticity and the Shape Memory Effect. In: B. Bhushan, editor” Encyclopedia of Nanotechnology. Dordrecht: Springer Netherlands. pp. 2544-2550, 2012.
  5. S. Bahl, H. Nagar, I. Singh, S. Sehgal S “Smart materials types, properties and applications: A review” Materials Today: Proceedings, vol. 28, no. 3, pp. 1302-1306, Jul. 2020.
  6. P. Surbled, C. Clerc, B. Le Pioufle, M. Ataka, H. Fujita, “Effect of the composition and thermal annealing on the transformation temperatures of sputtered TiNi shape memory alloy thin films” Thin Solid Films. Vol. 401, no. 1, pp. 52-59, Dec. 2001.
  7. S. S. Mohammed, M. Kok, I.N. Qader, M. S. Kanca, E. Ercan, F. Dağdelen, Y. Aydoğdu, “Influence of Ta Additive into Cu84−xAl13Ni3 (wt%) Shape Memory Alloy Produced by Induction Melting” Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science. Vol. 44, no. 4, pp. 1167-1175, Jul. 2020.
  8. E. Balci, F. Dagdelen, I.N. Qader, M. Kok, “Effects of substituting Nb with V on thermal analysis and biocompatibility assessment of quaternary NiTiNbV SMA” The European Physical Journal Plus. Vol. 136 no. 2, 145 pp. 1-13, Jan. 2021.
  9. J. Mohd Jani, M. Leary, A. Subic, M. A. Gibson “A review of shape memory alloy research, applications and opportunities” Materials & Design (1980-2015). Vol. 56, pp. 1078-1113, Dec. 2014.
  10. S. Degeratu, P. Rotaru, S. Rizescu, N.G. Bîzdoacă “Thermal study of a shape memory alloy (SMA) spring actuator designed to insure the motion of a barrier structure” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 111, no. 2, pp. 1255-1262, Feb. 2013.
  11. G. S. Firstov, T. A. Kosorukova,Y. N. Koval, P. A. “Verhovlyuk Directions for High-Temperature Shape Memory Alloys’ Improvement: Straight Way to High-Entropy Materials” Shape Memory and Superelasticity, Vol. 1, no. 4, pp. 400-407, Dec. 2015.
  12. R. Arróyave, A. Talapatra, L. Johnson, N. Singh, J. Ma, I. Karaman “Computational Thermodynamics and Kinetics-Based ICME Framework for High-Temperature Shape Memory Alloys” Shape Memory and Superelasticity Vol. 1, no. 4, pp. 429-449, Dec. 2015.
  13. E. M. Mazzer, M. R. da Silva, P. Gargarella “Revisiting Cu-based shape memory alloys: Recent developments and new perspectives” Journal of Materials Research, Vol. 37, no. 1, pp. 162-182, Jan. 2022.
  14. R. A. Dasgupta “A look into Cu-based shape memory alloys: Present scenario and future prospects” Journal of Materials Research, Vol. 29, no.16, pp. 1681-1698, Aug. 2014.
  15. J. Lashley, F. Drymiotis, D. Safarik, J. Smith, R. Romero, R. Fisher, A. Planes, L. Mañosa “Contribution of low-frequency modes to the specific heat of Cu-Zn-Al shape-memory alloys” Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics, Vol. 75, no. 6, Feb. 2007.
  16. C. Masarapu, L. Henry, B. Wei “Specific heat of aligned multiwalled carbon nanotubes” Nanotechnology, Vol. 16, no. 9, 1490, Sep. 2005.
  17. E. Ercan, F. Dagdelen, I. N. Qader “Effect of tantalum contents on transformation temperatures, thermal behaviors and microstructure of CuAlTa HTSMAs” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Vol. 139, no. 1, pp. 29-36, Jun. 2020.
  18. E. Ercan, “Analysis of dry wear, microstructure and thermodynamic parameters of CuAlTa bulk material” Transactions of the Indian Institute of Metals Vol. 74, no. 9, pp. 2193-2202, Sep. 2021.
  19. E. Ercan, “Effects of Quenching Temperatures on Microstructure, Phase Transformation Characteristics and Shape Memory Behaviors of CuAlTa and CuAlTaNb HTSMAs” Transactions of the Indian Institute of Metals, Vol. 75, no. 8, pp. 2041-2050, Aug. 2022.
  20. S. Aksöz, Y. Ocak, N. Maraşlı, E. Çadirli, H. Kaya, U. Böyük “Dependency of the thermal and electrical conductivity on the temperature and composition of Cu in the Al based Al–Cu alloys” Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 34, no. 8, pp. 1507-1516, Nov. 2010.
  21. C. P. Wang, Y. Su, S. Y. Yang, Z. Shi, X. J. Liu “A new type of Cu–Al–Ta shape memory alloy with high martensitic transformation temperature” Smart Materials and Structures, Vol. 23, no. 2, pp. 1-7, Dec. 2014.
  22. I. N. Qader, M. Kok., Z. D. “Cirak The effects of substituting Sn for Ni on the thermal and some other characteristics of NiTiSn shape memory alloys” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 145, no. 2, pp. 279-288, May. 2021.
  23. A. H. Safaa Najah Saud, “Cu-Based Shape Memory Alloys: Modified Structures and Their Related Properties” In: A.-N. Uday Basheer, V. Dhanasekaran and K. Karuppasamy, editors. Recent Advancements in the Metallurgical Engineering and Electrodeposition. Rijeka: IntechOpen. p. Ch. 3. 2019.
  24. A. Sepulveda, R. Muñoz, F. C. Lovey, C. Auguet, A. Isalgue, V. Torra “Metastable effects on martensitic transformation in SMA” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Vol. 89, no. 1, pp. 101-107, Jul. 2007.
  25. S. Han, R. Deng, X. Xie, X. Liu “Enhancing Luminescence in Lanthanide-Doped Upconversion Nanoparticles” Angewandte Chemie International Edition, Vol. 53, no. 44, pp. 11702-11715, Sep. 2014.
  26. N. U. Hassan, M. Jelani, I. A. Shah, K. U. Rehman, A. Q. Khan, S. Rehman, M. Jamil, D. K. Kim, M. F. Khan “Tunable Martensitic Transformation and Magnetic Properties of Sm-Doped NiMnSn Ferromagnetic Shape Memory Alloys” Crystals, Vol. 11, no. 9, 1115pp. 1-9, Sep. 2021.
  27. A. Berger, S. Benito, A. Konchits, G. Laplanche, B. Shanina, S. Weber “Thermophysical properties of equiatomic CrMnFeCoNi, CrFeCoNi, CrCoNi, and CrFeNi high-and medium-entropy alloys” Materials Today Communications Vol. 39, no. 109341, pp. 1-10, Jun. 2024.
  28. G. S. Firstov, T. A. Kosorukova,Y. N. Koval, P. A. “Verhovlyuk Directions for High-Temperature Shape Memory Alloys’ Improvement: Straight Way to High-Entropy Materials” Shape Memory and Superelasticity, Vol. 1, no. 4, pp. 400-407, Dec. 2015.