The processing of porous Ni-RICH TiNi alloys via powder metallurgy and their characterization
Gözenekli nikelce zengin TiNi alaşımlarının toz metalurji yöntemiyle üretilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 318847
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞAKİR BOR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Bu araştırma kapsamında, alaşımlanmış TiNi tozlardan Mg boşluk yapıcı kullanılarak hacimce %39-64 aralığında değişen gözenek oranına sahip TiNi köpükler üretilmiştir. Bu TiNi köpüklerin kemik büyümesine uygun, birbirleriyle bağlantılı ve homojen dağılımlı gözeneklere sahip olduğu görülmüştür.1200 °C sıcaklıkta 2 saat sinterlenerek üretilen gözenekli Ti-50.8 at%Ni alaşımlarının mikroyapısal özellikleri ve mekanik davranışı incelenmiştir. İç yapı ve faz analizleri için yapılan SEM, TEM ve XRD incelemelerine ek olarak mekanik davranış analizi için basma testleri ve basma yönünde süperelastisite ve yorulma testleri yapılmıştır. Martensitik dönüşümü başlatmak için gereken gerilim değerinin artan gözenek oranı ile düştüğü gözlemlenmiştir. Basma testleri sonucunda değişen gözenek miktarının farklı basma davranışlarına sebep olduğu görülmüştür. Gözenek miktarı düşük olduğunda TiNi köpüklerin hacimli metallere benzer şekilde, TiNi ve makro gözeneklerden oluşan kompozit bir yapı gibi davrandığı gözlemlenmiştir. Gözenek miktarı arttığında ise sinterleme duvarlarının davranışının önem kazanması sonucunda deformasyon uygun durumdaki sinterleme duvarlarının çökmesi yoluyla gerçekleşmiştir. Öte yandan, döngüsel süperleastisite testleri, beşinci döngü sonunda ulaşılan azami gerinim ve geri kazanılan gerinim değerlerinin azalan gözenek oranı ile arttığını, ancak beşinci döngü sonunda kazanılan gerinim oranının düştüğünü göstermiştir. Ayrıca, üretilen köpüklerin yorulma ömürlerinin, genişliği düşen ?max / ?y değerleri ile daralan bir bant aralığında değiştiği ve dayanma sınırlarının 26-89 MPa ya da 0,5-0,6 ?y aralığında değiştiği görülmüştür. Yorulma testi sonucunda kırılan köpüklerde yapılan kırık yüzey analizleri ise kırılmanın gözenek duvarlarından başlayan mikro-çatlakların birleşmesiyle oluşan ve yük eksenine 45o açı ile uzanan makro-çatlaklar ile gerçekleştiğini göstermiştir.Bahsi geçen karakterizasyon çalışmalarına ek olarak, hem sinterlenme sıcaklığı ve süresinin hacimce %58 gözenekli TiNi köpüklerin, hem de ısıl işlemin hacimce %49 gözenekli TiNi köpüklerin içyapı ve mekanik davranışına etkileri SEM ve basma testleri ile incelenmiştir. Hacimce %49 gözeneğe sahip TiNi köpüklerde yapılan 450 °C'de 1,5 saat yaşlandırma işlemi, Ti3Ni4 çökeltilerinin süperelastik davranışı iyileştirdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In the scope of this study, TiNi foams with porosities in the range of 39-64 vol% were processed from prealloyed powders by Mg space holder technique. Porous TiNi alloys displayed homogeneously distributed spherical pores with interconnections, which is suitable for bone ingrowth. Porous Ti-50.8 at%Ni alloys were processed by sintering at 1200 °C for 2 h to analyze the microstructure as well as mechanical behavior. SEM, TEM and XRD studies were conducted for the characterization of microstructure and phase analyses in addition to the mechanical characterization performed by monotonic and superelasticity compression tests as well as compressive fatigue tests. It was observed that stress required to trigger martensitic transformation was decreased via increasing porosity. The monotonic compression test results also indicated that altering the porosity content of TiNi foams leads to different monotonic compression behaviors. It was observed that the foams display more bulk deformation like behavior as a composite structure composed of TiNi and macropores when the porosity content was low. As the porosity content has increased, the struts became more effective and deformation proceeds by the collapse of favorable struts. On the other hand, cyclic superela sticity tests results indicated that maximum achieved and recovered strain values at the end of fifth cycle increase while the fraction of strain recovered at the end of fifth cycle decreases with decreasing porosity content. Furthermore, the fatigue lives of the processed foams were observed to vary within a band which has a width decreasing with decreasing Ï?max / Ï?y yielding an endurance limit ranging in between 26-89 MPa or 0.5-0.6 Ï?y. Fractography studies on the failed foams after fatigue testing revealed that the failure occurs by the coalescence of micro-cracks initiated from pore walls leading to macro-cracks aligned at 45o with respect to the loading axis. In addition to the mentioned characterization studies, the effects of sintering temperature and time on TiNi foams with 58 vol% porosity as well as heat treatment on the microstructure and the mechanical behavior of TiNi foams with 49 vol% porosity were analyzed with SEM and compression tests. Aging of TiNi foams with 49 vol% porosity at 450 °C for 1.5 h has shown that the presence of Ti3Ni4 precipitates improve the superelastic response.
Benzer Tezler
- Determination of stress vs. temperature phase diagram of NiTi shape memory alloys with different porosity levels
Farklı gözenek oranlarına sahip NiTi şekil bellek alaşımlarının gerilim-sıcaklık faz diagramlarının belirlenmesi
GÜLFEM İNANER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BENAT KOÇKAR
- Processing and characterization of porous titanium nickel shape memory alloys
Gözenekli titanyum nikel şekil bellekli alaşımların üretimi ve karakterizasyonu
TARIK AYDOĞMUŞ
Doktora
İngilizce
2010
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. BİLGEHAN ÖGEL
PROF. DR. ŞAKİR BOR
- Numerical investigation of flow in a channel with porous baffles
Gözenekli duvarlar bulunan bir kanaldaki akışın sayısal incelemesi
AHMET BAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ BAYTAŞ
- Toz metalurjisi yöntemleriyle geliştirilen 9OW7N;3Fe ağır alaşımlarının sıvı faz sinterlemesi süreçleriyle üretilmesi ve karakterizasyonu
Liquid phase sintering processes and characterization of 9OW-7N-3Fe heavy alloys developed by P/M methods
TUNCAY ŞULAN
- Design and developement of energy efficient miniature devices for energy harvesting, thermal management and biomedical applications
Enerji üretimi, termal yönetim ve biomedikal uygulamaları için enerji verimliliği yüksek minyatür cihazların tasarım ve geliştirilmesi
ABDULLAH TAHA ÇIKIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR
