Investigation of the wear behavior of titanium reinforced aluminum bronze CUAL10NI5FE4
Tıtanyum takviyeli alüminyum bronz CUAL10NI5FE4'ün aşınma davranışının incelenmesi
- Tez No: 1019359
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL ESEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Döküm sonrası ısıl işlem (çözelti işlemi (ÇT) ve temperleme (T)) ve dövme (DÖ) işlemlerinin, %0,30 titanyum (Ti) içeren nikel alüminyum bronzunun (NAB) tribolojik (aşınma) ve mikroyapısal özelliklerine etkisi analiz edilmiştir. Isıl işlem görmüş NAB mikroyapısı, bakırca zengin bir α (alfa) katı çözelti fazı, martensitik bir β (beta) fazı ve yaprak şeklinde κI, ince κIII ve siyah küresel κIV dahil olmak üzere çeşitli intermetalik κ (kappa) fazları sergilemektedir. Çalışmalar, NAB alaşımlarına %0,30 titanyum eklenmesinin dendritik kol boyutlarını azalttığını ve κ fazlarını artırdığını göstermektedir. Titanyum, çekirdeklenme bölgelerini artırarak tane boyutunun küçülmesine ve daha ince bir tane yapısına yol açmıştır. Ayrıca, temperlenmiş B fazında önemli miktarda κIV ve κII çökelmesi gözlemlenmiştir. Tavlama işlemi, martensitik β fazını az miktarda α ve κIII fazlarına ayrıştırabilir. NAB ve NAB-0.30%Ti alaşımlarının mikroyapısal kalınlığı dövme işlemi sırasında önemli ölçüde azaldı. Alaşımlar, dövme işleminden sonra α, β ve κ fazlarını korudu. Dendritik kollar dövme işlemi sırasında kırıldı ve neredeyse küresel bir şekil aldı. Dahası, dövme işlemi ek κIV fazları oluşturdu. NAB alaşımlarına %0.30 titanyum eklenmesi, ayrı κI ve κIII fazları üretti. Nikel-alüminyum bronzun sertliği, mikroyapısal fazları olan α, β ve κ'ya bağlıdır. β fazı, martensitik yapısı nedeniyle artan sertlik gösterirken, κ fazı intermetalik özellikleri nedeniyle üstün mukavemet sergiler. κ fazının katılaştırılması sırasında oluşan intermetalik bileşikler, NAB'nin sertliğini artırır. Dövme işlemi, tane inceltme, faz geçişleri ve deformasyon sırasındaki sıcaklık değişimleri yoluyla sertliği etkiler. Dövme, özellikle ısıl işlemle birleştirildiğinde, NAB'nin sertliğini, akma dayanımını ve çekme dayanımını artırır. Dövme, dislokasyon yoğunluğunu, tane yapısını ve sertliği artırarak mikroyapıyı iyileştirir. NAB, titanyum yokluğunda diğer alaşımlara göre daha az serttir. Alaşım sertliğinin iyileştirilmesi, tane inceltme gerektirir. Sertlik, titanyum tane boyutunun küçülmesi ve tane inceltme ile dislokasyon yoğunluğunun artmasıyla artar. NAB-0.30%Ti alaşımı, döküm ve dövme (F.) işleminden sonra çözelti işlemi (S.T.) ve temperleme (T.) sonrasında en yüksek sertlik değerlerine sahipti ve sırasıyla 239,53 ve 254,06 HB ölçüldü. Nikel-alüminyum bronz (NAB) κ fazlarının varlığı ve özellikleri, aşınma performansını önemli ölçüde etkiler. Alaşımlama sırasında oluşan intermetalik bileşikler olan κ fazları, NAB'ın mekanik özelliklerini ve aşınma direncini önemli ölçüde etkiler. κ, α ve β fazları, NAB'ın aşınma özelliklerini iyileştiren bir mikro yapı oluşturmak için iş birliği yapar. Dövme işlemi sertliği artırarak zorlu ortamlarda aşınma direncini yükseltir. Titanyum, alaşımlama ajanı olarak NAB'ın mikro yapısını ve mekanik özelliklerini iyileştirir. Titanyum, mikro yapıyı iyileştirerek daha homojen bir faz dağılımı sağlar ve bu da sertlik ve aşınma direnci gibi mekanik özellikleri artırır. Nikel alüminyum bronzunun (NAB) sürtünme katsayısı titanyumdan önemli ölçüde etkilenir. Bronz matrisine titanyum eklenmesi aşınma direncini artırmış ve sürtünmeyi azaltmıştır. Çözelti işlemi, temperleme ve dövme işleminden sonra en uygun aşınma özelliklerini NAB-0.30% Ti içeren alaşım sergilemiştir. Dövme işleminden sonra (F.), NAB-0.30% Ti alaşımı 10.000 metre sonra 0,003513333 g ağırlık kaybı, 1,17111X10¯⁸ g/N*m aşınma oranı ve 0,096973 sürtünme katsayısı sergiledi.
Özet (Çeviri)
The impact of post-casting heat treatment on the tribological (wear) and microstructural characteristics of nickel aluminum bronze (NAB) with 0.30% titanium (Ti) was analyzed. The heat-treated NAB microstructure exhibits a martensitic β (beta) phase, a copper-rich α (alpha) solid solution phase, and various intermetallic κ (kappa) phases, including black globular κIV, thin κIII, and leaf-shaped κI. Studies demonstrate that incorporating 0.30% titanium into NAB alloys diminishes dendritic arm dimensions and enhances κ phases. Titanium augmented nucleation sites, leading to reduced grain size and a more refined grain structure. Moreover, substantial κIV and κII precipitation was seen in the tempered β phase. Tempering β may spoil martensitic β into minor quantities of α and κIII. The microstructural thickness of NAB and NAB-0.30%Ti alloys diminished considerably during forging. The alloys preserved their α, β, and κ phases post-forging. The dendritic arms fractured during the forging process and assumed an almost spherical shape. Moreover, the forging process generated supplementary κIV phases. The incorporation of 0.30% titanium into NAB alloys produced separate κI and κIII phases. The hardness of NAB is contingent upon its microstructural phases β, κ, and α. The β phase exhibits increased hardness due to its martensitic structure, while the κ phase demonstrates superior strength due to its intermetallic properties. The intermetallic compounds generated during κ phase solidification augment the hardness of NAB. Forging affects hardness by means of temperature variations, phase transitions, and grain refinement during forging. When combined with heat treatment, forging particularly enhances yield strength, the hardness, and tensile strength of NAB. Forging enhances microstructure by augmenting dislocation density, grain structure, and hardness. NAB is less rigid than other alloys in the absence of titanium. Improving alloy hardness necessitates grain refining. Hardness increases with the reduction of titanium grain size and the elevation of dislocation density by grain refining. The NAB-0.30%Ti alloy had the highest hardness values after solution treatment (S.T.) and tempering (T) after casting and forging (F.), measuring 239.53 and 254.06 HB, respectively. The existence and characteristics of nickel-aluminum bronze (NAB) κ phases substantially influence its wear performance. The intermetallic compounds κ phases, formed during alloying, substantially influence NAB's wear resistance and mechanical properties. The κ, α, and β phases collaborate to provide a microstructure that improves NAB wear characteristics. Forging enhances hardness, hence augmenting wear resistance in demanding environments. Titanium enhances the mechanical properties and microstructure of NAB as an alloying agent. Titanium enhances the microstructure, yielding a more uniform phase distribution that augments mechanical properties like as hardness and wear resistance. The friction coefficient of nickel aluminum bronze (NAB) is significantly influenced by titanium. The incorporation of titanium into the bronze matrix improved wear resistance and reduced friction. The alloy containing NAB-0.30% Ti exhibited the most favorable wear characteristics after undergoing solution treatment, tempering, and forging. Following forging (F.), the NAB-0.30% Ti alloy exhibited a weight loss of 0.003513333 g, a wear rate of 1.17111X10¯⁸ g/N*m, and a friction coefficient of 0.096973 after 10,000 meters.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelendirilmiş alüminyum anayapılı titanyum tri-alüminit takviyeli kompozitlerin aşınma davranışlarının Taguchi yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of wear behavior of functionally graded aluminum base structure titanium tri-aluminide reinforced composites by Taguchi approach
EYLÜL TUĞÇE YAMAN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SAVAŞ
- Mekanokimyasal yöntemle üretilen alüminyum matrisli kompozit malzemelerin yüksek sıcaklıklardaki tribolojik davranışlarının araştırılması
The investigation of the tribological behavior at high temperatures of aluminium matrix composite materials produced by mechanochemical method
DOĞAN ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
PROF. DR. SERDAR SALMAN
- Sıcak presleme yöntemi ile Al2Cu ve h-BN katkılı alüminyum ve alüminyum alaşım matrisli kompozitlerin aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of abrasion behavior of aluminum and aluminum alloy reinforced with Al2Cu and h-BN produced by hot pressing
BURAK SAMED DOĞU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Alüminyum/fiber tabakalı kompozit malzemelerin v bükme davranışlarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of v-bending behavior of aluminum/fiber layered composite materials
AHMED OZAN ÖRNEKCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Tasarım ve İmalat Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEÇİL EKŞİ
- Yüksek performanslı hibrit kompozitlerde delik delme işleminin deneysel ve analitik olarak incelenmesi
Experimental and analytical investigation of drilling in high performance hybrid composites
METE KAYIHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT KARAGÜZEL