İtriyum ve Skandiyum, kimyasal olarak benzer özelliklere sahip nadir toprak elementleridir. Bu elementler, düşük yoğunluklu alüminyum (Al) ve magnezyum (Mg) alaşımlarına eklendiğinde, alaşımın mikro yapısını kökten değiştirir.
Skandiyum (Sc): En hafif nadir toprak elementi olup, alüminyum ile karıştırıldığında son derece ince ve termal olarak kararlı $\text{Al}_3\text{Sc}$ çökeltileri oluşturur. Bu çökeltiler, alaşımın mukavemetini ve yorulma direncini artırırken, aynı zamanda titreşim enerjisinin dağılmasında önemli bir rol oynayabilir.
İtriyum (Y): Skandiyum'dan daha ağır olmasına rağmen, benzer şekilde güçlü intermetalik bileşikler oluşturma eğilimindedir. Özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında alaşımın kararlılığını artırır ve bu da akustik özelliklerin sıcaklıkla değişimini kontrol etme potansiyeli taşır.
Bu araştırma, $\text{Al-Mg}$ veya $\text{Ti}$ bazlı alaşımlara düşük oranlarda $\text{Y}$ ve $\text{Sc}$ katkısının akustik sönümleme (damping) ve ses hızı üzerindeki etkisini sistematik olarak incelemelidir.
Amaç: İtriyum ve Skandiyum’un alaşım matrisinde oluşturduğu nanometre ölçekteki çökeltilerin ve tanecik sınırlarının, mekanik titreşim enerjisini ne kadar verimli bir şekilde ısıya dönüştürdüğünü belirlemek.
Metot: Dahili Sürtünme (Internal Friction) deneyleri (Ters sarkaç veya Rezonant Çubuk metotları) ile farklı sıcaklık ve frekans aralıklarında sönümleme katsayısının ölçülmesi.
Beklenti: $\text{Al}_3\text{Sc}$ fazının varlığı, titreşim enerjisini absorbe eden yeni bir ara yüzey mekanizması yaratarak sönümleme yeteneğini artırabilir.
Amaç: İtriyum ve Skandiyum katkısının alaşımın Young Modülü, Kayma Modülü ve ses hızı üzerindeki etkisini belirlemek. Yüksek ses hızı, genellikle yüksek özgül mukavemet ile ilişkilendirilir ve havacılıkta önemlidir.
Metot: Ultrasonik testler (pulse-echo veya yankı darbe metodu) kullanılarak malzemenin boylamsal ve enine ses hızlarının hassas ölçümü.
Beklenti: Güçlü \text{Al}_3\text{Sc} çökeltileri, alaşımın genel sertliğini artırarak ses hızını yükseltirken, aynı zamanda malzemenin akustik empedansını da değiştirecektir.
Amaç: Akustik özelliklerdeki değişimin, nano ölçekteki yapısal değişimlerle nasıl ilişkilendirildiğini anlamak.
Metot: Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ve X-Işını Difraksiyonu (XRD) kullanılarak, katkı elementlerinin varlığında oluşan çökeltilerin boyutu, dağılımı ve kristal yapısının analizi.
Bu tür bir akademik araştırma, özellikle hafif ve titreşimi azaltılmış yapılar tasarlayan havacılık mühendisleri için kritik bilgiler sağlayacaktır. Elde edilen veriler, gürültü kontrolünün hayati olduğu motor ve gövde bileşenlerinde kullanılacak yeni nesil yüksek performanslı alaşımların geliştirilmesine doğrudan katkıda bulunacaktır.
