CuZn30 pirinç malzemesinde numune boyutunun hall-petch bağıntısına etkisinin incelenmesi

Bilindiği üzere tane boyutu küçüldükçe, malzemelerin akma dayanımı artar. Tane boyutu ile akma dayanımı arasındaki bu ilişkiyi gösteren bağıntı Hall-Petch denklemi olarak bilinir. Bu ilişkiye göre malzemeye özgü olan k ve σ0 sabitleri bilinirse, tane boyutuna göre malzemenin akma dayanımı hesaplanabilir. Hall-Petch bağıntısı Armstrong tarafından akma gerilmesi bölgesini de içerecek şekilde genişletilmiştir. Bu çalışmanın amacı CuZn30 pirinç malzemesinde numune boyutunun Hall-Petch bağıntısına olan etkisinin incelenmesidir. Bu amaçla başka bir çalışmada elde edilen deneysel veriler akademik kurallar dahilinde kullanılmıştır. Söz konusu çalışmada, soğuk haddelenmiş olarak temin edilmiş deney malzemesinden farklı boyutlarda basma numuneleri üretilmiş ve bu numuneler üç farklı sıcaklıkta tavlanarak farklı tane boyutlarına sahip yapılar elde edilmiştir. Bu numunelerle gerçekleştirilen basma testleri sonucunda farklı numune boyutu ve tane boyutuna sahip numunelere ait gerçek gerilme - gerçek birim şekil değiştirme eğrileri elde edilmiştir. Bu çalışmada söz konusu çalışmada elde edilen bu gerçek gerilme - gerçek birim şekil değiştirme verileri kullanılarak farklı numune boyutları için, belirli birim şekil değiştirme değerlerinde Hall-Petch denklemleri, dolayısıyla Hall-Petch sabitleri elde edilmiştir. Elde edilen Hall-Petch sabitleri numune boyutuna göre farklılık göstermektedir. Numune boyutu küçüldükçe elde edilen k(ε) değerleri artmakta ve σ0(ε) değerleri düşmektedir. Bu sonuçlar, numune boyutu küçüldüğünde akma gerilmesinde meydana gelen düşüşü açıklamak için önerilen yüzey tabakası modeli ile açıklanabilir. Numune boyutu küçüldükçe dayanımı düşük olan yüzey tanelerinin kesitte kapladığı alanın oranı artar, bu da malzemenin akma gerilmesinin düşmesine yol açar. Bu düşüş kaba taneli yapı için daha belirgin olarak gerçekleşir. Neticede, deneylerin 2 mm, 1 mm gibi kalınlıklara sahip numunelerle gerçekleştirilmesi durumunda, belirlenen Hall-Petch sabit değerleri numune boyutundan etkilenmektedir. Numune boyutundan bağımsız malzemeye özgü Hall-Petch sabitlerinin belirlenebilmesi için, yüzey tabakası oranı ihmal edilebilir mertebede olan kalın numunelerle deneylerin gerçekleştirilmesi gerekir. Tezin son kısmında gerçekleştirilen teorik hesaplama, numune boyutu etkisinden bağımsız malzemeye özgü Hall-Petch sabitlerinin belirlenmesi için, kalınlığı en az 8 mm olan numunelerle deneylerin gerçekleştirilmesi gerektiğini göstermektedir.