Browsing by Author "Kalay, Yunus Eren"

Now showing 1 - 4 of 4

Crack Propagation and Shear Band Evolution in Marginal AL-RE Metallic Glasses
(Elsevier Ltd, 2025) Acun, Elif; Sun, Fan; Kalay, Ilkay; Berger, Marie-Helene; Kalay, Yunus Eren
Aluminum-rare earth marginal metallic glasses (MMGs) exhibit unique devitrification behavior, with an exceptionally high density of face-centered cubic (fcc) Al nanocrystals after the first crystallization reaction. The origin of these highly populated fcc-Al nanocrystals has been linked to a possible medium-range order (MRO) that exists within the as-quenched MMGs. However, the formation and propagation of shear bands in these MRO containing marginally glassy metallic alloys have not been thoroughly investigated and remain an open question. In this respect, we have investigated the shear band propagation using in-situ tensile straining within a transmission electron microscope (TEM). The results reveal that deformation-induced nanocrystallization occurs within shear bands, with fcc-Al nanocrystals forming in the adiabatic heat-affected zone as the crack propagates. TEM analysis indicates that nanocrystals with an average size of 5 nm form at shear bands before final fracture, providing enhanced crack deflection and energy dissipation. In that sense, MRO within the amorphous structure is believed to act as precursors, enabling the rapid formation of these fcc-Al nanocrystals under mechanical loading. Additionally, it has been shown that MRO causes heterogeneous mechanical responses, leading to variations in shear resistance within the glassy matrix. These variations contribute to the redirection, branching, and blunting as they encounter MRO embedded regions with differing local stiffness and energy dissipation capacity. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.
Citation - WoS: 7
Citation - Scopus: 7
Investigation of Phase Selection Hierarchy in Mn-Al Alloys
(Elsevier Sci Ltd, 2019) Acar, Ozgun; Turan, Servet; Kalay, Ilkay; Savaci, Umut; Kalay, Yunus Eren; Genc, Ayse Merve
Primarily attributed to the formation of the ferromagnetic tau-phase, near equiatomic composition of Mn-Al have recently received much attention in permanent magnet industry. Several mechanisms have been proposed in literature for the tau-phase formation but controversy still arises regarding the dominating mode. In the current work, MnAl-based alloys having different compositions in a range between Mn50.5Al49.5 and Mn57Al43 have been studied by means of in-situ high energy X-ray diffraction, differential scanning calorimetry (DSC) and magnetic measurements. Synchrotron and DSC experiments showed the dependence of the tau-MnAl on the intermediate disordered epsilon'-phase. Alloys having 53.4 at% or less Mn (S1, S2) followed a transformation route of epsilon+epsilon'-> tau ->beta+gamma(2) upon annealing. Alloys having more than 53.4 at% of Mn had only epsilon-phase. High energy X-ray diffraction patterns showed that epsilon-phase directly transformed into stable phases in the absence of epsilon'-phase. It is observed that epsilon' not only promoted the ferromagnetic tau-phase but also stabilized it by delaying the nucleation of stable phases.
Citation - WoS: 3
Citation - Scopus: 3
Nanomechanical Properties of Al-Tb Marginal Metallic Glass
(Elsevier Science Sa, 2023) Okuyucu, Can; Ulucan, Tolga Han; Abboud, Mohammad; Motallebzadeh, Amir; Ozerinc, Sezer; Kalay, Ilkay; Kalay, Yunus Eren
Al-Rare Earth (RE) metallic glasses provide an effective model system to study the effect of nanocrystallites in an amorphous matrix on nanomechanical behavior. In this work, we achieved a series of Al-Tb metallic glasscrystalline composites with systematically varying crystalline content through annealing. The nanomechanical properties were characterized using micropillar compression tests and nanoindentation for as-quenched amorphous and annealed amorphous/nanocrystalline composite specimens. The promising hardness increases after annealing from 3.0 GPa to 4.6 GPa and elastic modulus increment from 68 GPa to 92 GPa were discussed in detail, considering the structural features of Al-RE marginal metallic glass formers. The increase in elastic modulus is associated with the nucleated fcc-Al nanocrystals that divide the amorphous matrix, leading to the branching of the shear bands. The correlation between the fcc-Al nanocrystals and the behavior of shear bands was discussed in detail.
Samaryum Katkılı Bakır-Zirkonyum-Aluminyum Bazlı Metalik Cam ve Nanokompozitlerinin Üretilmesi ve Geliştirilmesi
(2020) Kalay, İlkay; Kalay, Yunus Eren
Bu proje, hem iyi cam yapabilme hem de birçok çok bileşenli metalik camın temelini oluşturması özellikleri ile dikkat çeken Cu-Zr sistemini temel almaktadır. Proje, Cu-Zr bazlı Cu-Zr-Al-Sm amorf ve amorf/kristal nanokompozit alaşım sistemlerinin üretilmesi, geliştirilmesi ve mikroyapı-mekanik özellik ilişkisinin tayin edilmesi ve kontrolü üzerine yoğunlaşmıştır. Bu bağlamda, cam oluşturma kabiliyeti (COK) en yüksek alaşım sistemleri, Cu-Zr-Al-Sm elementlerinin miktarları değiştirilerek tasarlanmıştır. Kompozisyonları tayin edilen metalik cam ve metalik cam nanokompozitleri, yüksek saflıktaki Cu, Zr, Al ve Sm elementlerinden, argon gazı altında ark ergitme tekniği kullanılarak üretilmiş ve yüksek soğutma hızına ulaşılarak amorf yapının oluşturulabilmesi için emme döküm tekniği ile farklı çaplardaki bakır kalıplara dökülmüştür. Alaşımların kinetik modellemesi de yapılarak çekirdeklenme ve büyüme kristallenme mekanizmaları incelenmiştir. Metalik cam nanokompozitleri, ayrıca kısmi kristallendirme yöntemi ile de üretilmişlerdir. Üretilen metalik cam ve metalik cam nanokompozitleri X-ışını kırınımı (XRD), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM), sertlik ve basma testleri kullanılarak incelenmiştir. Yapılan çalışmalar, Sm miktarının artması ile COK değerinin arttığını ve en yüksek COK değerinin Zr47.5Cu38Al9.5Sm5, Zr50Cu37Al10Sm3 ve Zr50Cu35Al10Sm5 alaşımlarında olduğunu göstermiştir. Kompozisyonları ve içerdikleri Sm miktarı değiştikçe metalik camların kristallenme eşik enerjilerinin ve izotermal koşullarda kristallenme mekanizmalarının değiştiği gözlemlenmiştir. Emme döküm sırasında çapı daha düşük olan çubukların soğuma hızının daha yüksek olması ve çap büyüdükçe soğuma hızının azalması nedeni ile 3 mm çaplı alaşımlarda kısmi amorf/kısmi kristal yapının oluştuğu gözlenmiştir. Basma testi sonuçları, alaşımların kırılma mekanizmalarında farklılık olduğunu göstermiştir. 3mm çapındaki Zr50Cu35Al10Sm5 çubuğu 45°’ye yaklaşan bir açı ile kırılmış ve kırılma yüzeyinde bulunan damarsı yapı ve nehir benzeri desenli bölgeler, sünek ve gevrek iki farklı kırılma tipinin varlığını göstermiştir. Zr50Cu37Al10Sm3 ve Zr47.5Cu38Al9.5Sm5 çubuklarında kırılma kayma bantları üzerinde hızlı bir şekilde gerçekleşmiş ve klivaj tipi ile gevrek kırılma meydana gelmiştir. Sünekliği en yüksek alaşım Zr50Cu35Al10Sm5 iken kırılma mukavemeti en yüksek olanlar Zr47.5Cu38Al9.5Sm5 ve Zr48.5Cu38.5Al10Sm1 metalik cam nanokompozitleridir.