Utilizing multi-scale modeling and experimentation to uncover the role of micro-deformation mechanisms on the performance of high-strength steels
Mikro deformasyon mekanizmalarının yüksek mukavemetli çeliklerin performansına etkilerinin çok ölçekli modelleme ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi
- Tez No: 397249
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Burada sunulan çalışmanın ilk amacı, yüksek manganezli östenitik çeliklerin, farklı yüksek hızlı mekanik yükleme şartları altındaki deformasyon davranışlarının incelenmesi ve kimyasal kompozisyon ve sıcaklığın bu davranışlar üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır. Bu doğrultuda, mikroyapı gözlemleri mikro ölçekli deformasyon mekanizmalarına odaklanarak gerçekleştirilmiştir. Düşük deformasyon hızı altında gerçekleşen kayma-ikizleme etkileşimi yerine, yüksek deformasyon hızı altındaki yoğun mekanik ikizlemeler optik mikroskop, derin gören mikroskop, taramalı elektron mikroskobu ve geçirmeli elektron mikroskobu yardımı ile gözlemlenmiştir. Buna ilaveten, yerinde termal kamera kullanımı ile plastik deformasyon sırasındaki ısı değişimi gözlenmiştir. Bu gözlemlerin sonucunda, önceden oluşmuş mekanik ikizlemelerin içerisindeki nano ikizlemelerin yüksek manganezli östenitik çeliklerin gerinim sertleşmesine katkıda bulunduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, bahsedilen çalışmanın sonuçları, yüksek manganezli östenitik çeliklerin, yüksek deformasyon hızlı çekme-basma-darbe yüklemeleri altındaki karışık işlem sertleşme mekanizmalarını daha detaylı anlaşılmasını sağlamıştır. Yüksek manganezli östenitik çeliklerin mikro ölçekli deformasyon mekanizmalarının incelenmesi, Hadfield çeliğinin olağan dışı sertleşme kapasitesine, dinamik germe yaşlandırmasının etkisinin ve hidrojen depolama malzemelerinin mekanik özelliklerine, hidrojen arayer atomunun etkilerinin modellenmeleri ile genişletilmiştir. Bu amaçlar doğrultusunda, yeni bir, çok ölçekli modelleme yöntemi geliştirilmiştir. Spesifik olarak, dinamik germe yaşlandırması çalışmasında, karbon atomlarının kesme gerilimi etkisini geleneksel Voce sertleşme denklemi ile birleştiren, yeni bir sertleşme denklemi önerilmiştir. Önerilen model, dinamik germe yaşlandırmasını ve sonucunda meydana gelen Hadfield çeliklerinin deformasyon davranışındaki negatif gerinim duyarlılığını hesaplayabilmektedir. Hidrojen depolama malzemelerinin mekanik özelliklerine, hidrojen arayer atomunun etkilerinin modellemesi çalışmasında, geleneksel kristal plastisite denklemleri, hidrojen kaynaklı oluşan kesme gerilimi etkisini içerecek şekilde tadil edilmiştir. Bahsedilen hidrojen etkisinin deneysel olarak gözlemlenip, modelleme sonuçlarının geçerli kılınabilmesi için, hidrojen içeren malzemelere düşük gerinim hızında ve oda sıcaklığında çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen deneysel ve modelleme çalışmaları sonuçları, hidrojen etkisinin kristal plastisite denklemlerine eklenmesine ve hidrojen gevrekleşme mekanizmasının daha detaylı anlaşılmasına önemli bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The first aim of the work presented herein is to investigate the composition and temperature dependencies of deformation response of high-manganese austenitic steels under high-velocity tensile, compressive and impact loading scenarios with a focus on micro-scale deformation mechanisms. The promotion of twinning deformation under high-velocity loading over the slip-twin interactions usually observed in low-velocity loading conditions was comprehensively examined with optical microscopy, confocal laser scanning microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. In addition, thermal analysis of plastic deformation was carried out by in-situ thermal imaging. The current findings clearly demonstrate that the formation of nano-twins within the primary twins constitutes a significant contribution to the strain hardening response of high-manganese austenitic steels. Overall, the current results shed light on the complicated work hardening mechanisms prevalent in high-manganese austenitic steels utilizing high-velocity deformation experiments. The investigation of micro-deformation mechanisms in high-manganese austenitic steels was extended by modeling the contributions of dynamic strain aging on the unique hardening response of this class of steels, as well as hydrogen interstitial effects on hydrogen storage materials. For these purposes, a new multi-scale modeling approach was proposed. Specifically, for dynamic strain aging modeling, a unique hardening model was proposed that can compute the shear stress contribution of carbon atom and incorporates it to the classical Voce hardening. The proposed model is capable of predicting the role of dynamic strain aging and resulting negative strain rate sensitivity on the deformation response of Hadfield steel. For modeling the hydrogen interstitial effects on the overall hardening response of hydrogen storage materials, classical crystal plasticity scheme was modified to account for the shear stress imposed on arrested dislocations due to the surrounding hydrogen interstitials. In order to observe the hydrogen effect experimentally and validate the corresponding model, several tensile tests were conducted to hydrogen-induced samples at a moderate strain rate and at room temperature. The combined experimental and unique modeling effort opens a new venue for predicting the alterations in the performance of metallic hydrogen storage materials, where hydrogen embrittlement is unavoidable.
Benzer Tezler
- Ulaştırma modelinin optimum dağıtımda kullanılması ve şeker fabrikalarında bir uygulama
Utilizing the transportation model in optimum dispersion and an application in the sugar factories
HÜSEYİN DELİBAŞ
- Tavuk gübresinin pelet hale getirilmesi ve doğal çevre havası yardımıyla kurutulması
Başlık çevirisi yok
A.KAMİL BAYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatEge ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDÜLKADİR YAĞCIOĞLU
- Farklı ekim uygulamalarının serada Yalova-5 taze fasulye varyetesinin verim ve kalitesi üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
YASEMİN ÇELEBİ
- Derik-Mazıdağ (Mardin) fosfat yataklarının sedimantolojisi
Sedimantological investigation of phosphate beds of Derik-Mazidağ (Mardin) area
HAKAN ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Jeoloji MühendisliğiAnkara ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BAKİ VAROL
- Tarama çeviriciler için dijital kontrol sisteminin sentezi
Başlık çevirisi yok
MURAT TÜRE
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU