Laser powder bed fusıon fabrıcated hastelloy X: effect of heat treatment on mıcrostructural evolutıon, mechanıcal propertıes and hıgh-temperature oxıdatıon behavıor
Lazer toz yatakli ergitme ile üretilmiş hastelloy x: isil işlemin mikroyapisal evri̇m, mekanik özellikler ve yüksek sicaklik oksidasyon davranişi üzerindeki etkisi
- Tez No: 1019655
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU, PROF. DR. ZİYA ESEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, çözümleme ve yaşlandırma işlemlerine tabi tutulan lazer toz yatak ergitme (L-PBF) yöntemiyle üretilmiş Hastelloy X (HX) alaşımının mikroyapısal evrimini, mekanik özelliklerini ve yüksek sıcaklık oksidasyon davranışını kapsamlı biçimde değerlendirmektedir. Üretim sonrası durumda, belirgin bir mikroyapısal ve mekanik anizotropi gözlenmiş olup, yatay üretim yönündeki numune, dikey üretim yönüne kıyasla daha yüksek dayanım ancak daha düşük süneklik sergilemiştir. Çözümleme işlemi, yeniden kristalleşme etkisiyle çekme anizotropisini ortadan kaldırmış ve sünekliği belirgin şekilde artırmıştır (%62.2'ye kadar), aynı zamanda orta seviyede akma dayanımını (~445 MPa) koruyarak daha dengeli bir dayanım–süneklik kombinasyonu sağlamıştır. Öte yandan, yaşlandırma sonrasında oluşan ikincil fazların türü ve özellikleri, alaşımın mekanik davranışı üzerinde belirleyici bir rol oynamıştır. 750 °C'de uzun süreli yaşlandırma, karbür sertleşmesi yoluyla mekanik performansı artırırken, 850 °C'de uzun süreli maruziyet, katı çözelti sertleşmesine katkı sağlayan elementlerin tükenmesi ve parçacık irileşmesi nedeniyle dayanımda azalmaya yol açmıştır. Üretim sonrası durumda oksidasyon direnci, üretim yönünden bağımsız olup, yüksek sıcaklık maruziyeti sonrası her iki yönde benzer kütle artışları ölçülmüştür. Buna karşılık, hem çözümleme hem de yaşlandırma işlemleri, üretim sonrası duruma kıyasla oksidasyon direncini ayrı ayrı iyileştirmiştir. Bu durum, dislokasyon yoğunluğundaki azalma, yüksek açılı tane sınırları (HAGBs) ve ikiz sınırlarının artışı ile ikincil fazların karakteristikleri sayesinde oksit oluşturan elementlerin difüzyonunun kontrol edilmesiyle ilişkilendirilmektedir. Sonuç olarak, ısıl işlemler, artık gerilmelerin kısmen giderilmesi ve daha homojen bir mikroyapının gelişimi sayesinde kararlı ve aderent bir oksit tabakasının oluşumunu teşvik ederek, L-PBF ile üretilmiş HX alaşımının oksidasyon performansının artmasına katkı sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
This work systematically investigated the microstructural evolution, mechanical response, and high-temperature oxidation behavior of laser powder bed fusion (L-PBF)-fabricated Hastelloy X (HX) alloy subjected to solution and aging treatments. In the as-fabricated state, pronounced microstructural and mechanical anisotropy was evident, with the horizontally-fabricated sample exhibiting higher strength but lower ductility compared to the vertically-fabricated counterpart. Solution treatment eliminated tensile anisotropy and markedly enhanced ductility (up to 62.2%) while maintaining a moderate yield strength (~445 MPa), resulting in an improved strength–ductility balance due to recrystallization. Following aging, the type and characteristics of secondary phases formed have played a critical role in governing mechanical performance. Prolonged aging at 750 °C enhanced mechanical performance via carbide hardening, whereas extended exposure at 850 °C caused a reduction in strength due to solid-solution depletion and particle coarsening. Oxidation resistance in the as-fabricated state was independent of building orientation, as comparable mass gains were measured for both directions after elevated temperature exposure. In contrast, both solution treatment and aging independently improved oxidation resistance relative to the as-fabricated condition, primarily due to the reduction in dislocation density, the increased fraction of high-angle grain boundaries (HAGBs) and twin boundaries, and the characteristics of secondary phases, which collectively influence the diffusivity of oxide-forming elements. Consequently, heat treatment led to superior oxidation performance in the L-PBF-fabricated HX alloy by promoting the formation of a stable and adherent oxide layer, attributed to partial relaxation of residual stresses and the development of a more homogeneous microstructure.
Benzer Tezler
- Graphene nanoplatelets reinforced AA2024 composite fabricated using laser powder bed fusion
Grafen nanoparçacıklar takviyeli AA2024 kompozitinin lazer toz yatak füzyon birleştirme yöntemi kullanılarak üretilmesi
MULLA AHMET PEKOK
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiCardıff Unıversıty WalesMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ROSSİTZA SETCHİ
- Optimization of process parameters of Ti-6Al-4V alloy produced by laser powder bed fusion using stochastic search methods
Lazer toz yataklı füzyon yöntemiyle üretilen Ti-6Al-4V alaşımının süreç parametrelerinin stokastik arama yöntemleri kullanılarak optimizasyonu
MEHMET AKTUNALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Lazer toz yataklı ergitme eklemeli imalat yöntemiyle üretilen AD730 alaşımı ile dövme UDI720LI alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of microstructure and mechanical properties of AD730 alloy produced by laser powder bed fusion additive manufacturing method and forged UDI720LI alloy
RAMAZAN KIRGIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Seçici lazer ergitme işleminde Ti-6Al-4V için sıcaklığa bağlı mikroyapı dönüşümlerinin analizi ve yerinde martenzit ayrışma yaklaşımları
Analysis of temperature dependent microstructure transformations and in-situ martensite decomposition approaches for Ti-6Al-4V in selective laser melting
AYŞE KÜBRA YILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
- Experimental investigation on pool boiling heat transfer over micro textured, additive manufactured surfaces, and impact of extended exposure to boiling heat transfer
Başlık çevirisi yok
TOLGA EMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK