Eklemeli imalat için gaz atomizasyon yöntemi ile alüminyum alaşımı metal tozlarının üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of aluminum alloy metal powders by gas atomization for additive manufacturing
- Tez No: 1011276
- Danışmanlar: PROF. DR. RAHMİ ÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Alüminyum alaşımları, yüksek özgül mukavemetleri ve iyi korozyon dirençleri nedeniyle otomotiv ve havacılık endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Eklemeli imalat teknolojilerinin sunduğu tasarım özgürlüğü, malzeme verimliliği ve üretim esnekliği, bu alaşımların eklemeli imalat uygulamalarında kullanımını cazip hale getirmiştir. Ancak, eklemeli imalat yöntemlerinde, alüminyum alaşımlarının üretimi sırasında oluşan gözenek ve sıcak çatlak gibi kusurlar yüksek mukavemetli alaşımların kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu kusurların yalnızca işlem parametrelerini değiştirerek tamamen ortadan kaldırılması çoğu durumda mümkün olmamaktadır. Bu tez çalışmasında, toz yataklı eklemeli imalat için uygun metal tozlarının kontrollü şekilde üretilmesi hedeflenmiştir. Aynı zamanda, alüminyum alaşımlarında eklemeli imalat sırasında oluşan sıcak çatlakların azaltılmasına yönelik olarak alaşım geliştirme çalışmaları yapılmıştır. Bu kapsamda, termodinamik hesaplamalar Thermo-Calc yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve sıcak çatlak eğilimini azaltmaya yönelik yeni alaşım bileşimleri tasarlanmıştır. Al6061 alaşımına farklı oranda titanyum elementi ilave edilerek alaşım bileşimi geliştirilmiştir. Alaşım tozlarının üretimi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünde mevcut olan gaz atomizasyon ünitesi üzerinde çeşitli değişiklikler yapılarak gerçekleştirilmiştir. Kapalı ortam sağlayan özgün bir ergitme odası, metal akışını kontrol için açma-kapama sistemi ve yeni bir nozul tasarlanarak imal edilerek montajı gerçekleştirilmiştir. Üretilen tozlar üzerinde, parçacık boyutu dağılımı ve toz şekli gibi temel özelliklere odaklanılarak karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Üretilen alaşım tozları, lazer toz yataklı ergitme (L-PBF) yöntemi kullanılarak yapılan numune üretiminde hammadde olarak değerlendirilmiştir. Üretilen numunelerin mikroyapısal özellikleri, gözeneklilik ve sıcak çatlak oluşumu açısından incelenmiştir. Üretilen toz özlliklerinin incelenmesi sonucunda eklemeli imalat için uygun özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. L-PBF yöntemi ile üretilen numunelerin incelenmesi sonucunda gaz atomizasyon ile üretilen tozların eklemeli imalat üretiminde kullanılabilirliği ortaya konmuştur. Ayrıca, Al6061 alaşımına Ti ilavesi ile alaşım geliştirme sonucu sıcak çatlak oluşumunun önemli oranda azaldığı, mikroyapıda önemli derecede tane küçülmesi elde edildiği ve yapısal kusurların azaldığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Aluminum alloys are widely used in the automotive and aerospace industries due to their high specific strength and good corrosion resistance. The design freedom, material efficiency, and production flexibility offered by additive manufacturing technologies have made these alloys attractive for additive manufacturing applications. However, defects such as porosity and hot cracking that occur during the additive manufacturing of aluminum alloys limit the use of high-strength alloys. In most cases, it is not possible to completely eliminate these defects simply by changing the process parameters. This thesis aims to produce suitable metal powders for powder bed additive manufacturing in a controlled manner. At the same time, alloy development studies have been conducted to reduce hot cracking during additive manufacturing in aluminum alloys. In this context, thermodynamic calculations were performed using Thermo-Calc, and new alloy compositions were designed to reduce the tendency toward hot cracking. In this context, the alloy composition was improved by adding different proportions of titanium element to Al6061 alloy. The production of alloy powders was carried out by making various modifications to the gas atomization unit available in the Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering. Within this scope, a unique melting chamber providing a closed environment, an on/off system for controlling metal flow, and a new nozzle were designed, manufactured, and assembled. Characterization studies were carried out on the produced powders, focusing on fundamental properties such as particle size and distribution and powder shape. The produced alloy powders were evaluated as raw materials for sample production via powder bed laser fusion (L-PBF). The microstructural properties of the produced samples were examined with respect to porosity and hot-crack formation. Based on the examination of the produced powder's properties, it was determined that they have suitable properties for additive manufacturing. The examination of samples produced by the laser additive manufacturing method revealed the feasibility of using powders produced by gas atomization in additive manufacturing. In addition, it was determined that the addition of Ti to the Al6061 alloy significantly reduced hot crack formation, achieved a significant reduction in grain size, and reduced structural defects, resulting from alloy development.
Benzer Tezler
- AlSi10Mg alaşımının seçici lazer ergitme ve basınç destekli sinterleme ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of AlSi10Mg alloy by selective laser melting and hot pressing
YAĞIZ AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RIDVAN YAMANOĞLU
- Pack aluminizing of inconel 718 superalloy produced by cold spray additive manufacturing
Soğuk sprey eklemeli imalat yöntemi ile üretilen inconel 718 süperalaşımının kutu alüminyumlama işlemi
SERRA BAYRAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Plazma tabancası tasarımı, analizi ve plazma atomizasyon yöntemi ile Ti alaşım tozu üretiminin araştırılması
Plasma gun design, analysis and investigation of Ti alloy powder production by Plasma Atomization
EMRE YURTKURAN
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ ÜNAL
- Inconel 718 süper alaşımının vakum indüksiyon gaz atomizasyon (VIGA) ve lazer toz yataklı ergitme ile prosesi
Processing of inconel 718 super alloy with vacuum induction gas atomization (VIGA) and laser powder bed fusion
MÜCTEBA BURAK KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE