Effect of post-processing heat treatment on the mechanical properties of Inconel 718 fabricated by selective laser melting
İkincil ısıl işlemlerin seçmeli lazer eritme yöntemi ile üretilen Inconel 718 alaşımının mekanik özellikleri üzerindeki etkisi
- Tez No: 620722
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- 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: 132
Özet
Bu tezde, seçici lazer eritme yönteminde üretim yönünün ve üretim sonrası uygulanan ikincil ısıl işlemlerin Inconel 718 alaşımın mikroyapı ve yüksek sıcaklık mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Inconel 718 alaşımları üretim tablasına göre 0° ve 90° açılarda üretilmiştir. Üretim sırasında kullanılan yüksek enerjili lazer ve parçanın hızlı soğuması nedeniyle katılaşma esnasında gelişen yüksek ısıl gradyanlar, parçanın içerisinde bazı kusurlar oluşmaktadır. Bu nedenle, SLM ile üretilen parçaların içerisinde oluşan kusurları gidermek ve alaşımın özelliklerini çalışma koşullarının gereksinimlerini sağlayacak şekilde geliştirmek amacıyla üretim sonrası ısıl işlem uygulanması (çökeltiye alma ve yaşlandırma) gerekmektedir. Farklı sürelerde uygulanan ısıl işlemler sonucunda, alaşımın doku oluşumu üzerinde herhangi bir değişiklik olmadığı gözlemlenmiştir. Dikey olarak üretilen tüm numunelerin dokulaması maksimum ısı akışının ve büyümenin kolay gerçekleştiği (001) düzleminde yoğunlaşmıştır. Yatay olarak üretilen tüm numunelerin dokulaması çoğunlukla (001) düzleminde yoğunlaşmış ve buna ek olarak, (111) ve (101) düzlemlerinde bir eğilime sahip olduğu gözlenmiştir. Uygulanan tüm ısıl işlemler sonucunda, Inconel 718 alaşımlarının sertlik değerlerinin önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Uygulanan ısıl işlemler arasında, en yüksek sertlik değeri PHT-8h ısıl işleminden sonra elde edildiğinden, çekme testleri öncesinde tüm numunelere PHT-8h ısıl işlem uygulaması yapılmıştır. Isıl işlem süresinin artmasıyla alaşımın mikroyapısında oluşan δ fazı, matris içerisinde bulunan ve alaşımın güçlendirilmesinde önemli rol oynayan Nb elementini tükettiğinden alaşımın sertliğinin az miktarda düşmesine neden olmuştur. Oda sıcaklığında yapılan çekme testi sonuçları, uygulanan ısıl işlemin hem yatay olarak hem de dikey olarak üretilen numunelerde akma ve çekme dayancının önemli ölçüde arttırırken, sünekliğinin azalmasına neden olduğu gözlemlenmiştir. Yaşlandırma işlemi sırasında matriste çökelen γ ve/veya γ′ fazları, alaşımda dislokasyon hareketlerini engellediğinden dolayı alaşımın mekanik özelliklerinin geliştirilmesinde katkıda bulunmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda yapılan çekme testi sonuçları, alaşımın mukavemetinin sıcaklık artışıyla beraber azaldığını göstermektedir. Bunun nedenin alaşımın matrisinde çökmüş γ fazının çözülmesinden ve δ fazının oluşmasından kaynaklandığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, effect of the building direction and post-processing heat treatments on the microstructure and high temperature mechanical properties of as-fabricated Inconel 718 alloys have been investigated. Inconel 718 samples were fabricated in two different building directions such that their longitudinal axes were either parallel (horizontally built) or perpendicular (vertically built) to the building plate. During the selective laser melting (SLM) process, some undesired features can appear in the microstructure of the as-fabricated parts due to high temperature gradient and rapid solidification resulting from the nature of this additive manufacturing method. Therefore, possible post-processing heat treatments, including solutionizing and aging, were studied to eliminate these aspects in the as-fabricated parts to enhance the high temperature mechanical properties of the Inconel 718 alloy to be able to satisfy the requirements of the demanding working conditions. For both as-fabricated and peak heat treated (PHT) samples, the texture of the horizontally built samples was commonly concentrated in (001) plane, which represents the maximum heat flow, and hence easy grain growth direction. Additionally, the columnar grains had a slight tendency to also align along the (111) and (101) planes. Otherwise, the texture of the vertically built samples had an intense texture on (001) plane. After all heat treatment conditions, the average microhardness of the Inconel 718 alloy significantly increased, and the maximum microhardness of ~462 HV was achieved for PHT-8h condition (solutionizing at 1040 ºC for 2 h, subsequently aging at 700 ºC for 8 h followed by air cooling). A slight decrease in hardness was observed in aging heat treatments applied for more than 8 hours, since the formation of δ phase hindered the precipitation of the strengthening γ phase by consuming Nb element in the system. Among the applied heat treatment processes, PHT-8h condition, resulting in optimum hardness, was selected for the samples to be tensile tested. The tensile test results performed at room temperature revealed that post-processing heat treatment can significantly increase the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) while reducing the elongation at failure for both horizontally and vertically built samples. Aging treatment promoted the formation of the finely distributed strengthening γ and/or γ′ precipitates in the matrix, which serve as a barrier to dislocation movement, and therefore improve the mechanical properties. However, both the YS and UTS of the age hardened Inconel 718 alloy decreased when the tensile test was performed at high temperatures mainly because of the dissolution of the strengthening γ precipitates and the formation of the δ phase in the matrix.
Benzer Tezler
- Effect of post processing heat treatment on the microstructure and high temperature mechanical properties of additively manufactured inconel 718 superalloy
Eklemeli imalat ile üretilen inconel 718 süperalaşımına ısıl işlemin mikroyapı ve yüksek sıcaklık mekanik özellikleri üzerine etkisi
MERVE CANBOLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN TAMSÜ SELLİ
DR. HÜSEYİN AYDIN
- Effect of post-processing heat treatments on the mechanical properties of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting
İkincil ısıl işlemlerin seçmeli lazer eritme yöntemi ile üretilen AlSi10Mg alaşımının mekanik özelliklerine etkisi
BERİL ÖZLEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Effects of heat treatment after hot rolling on the corrosion and mechanical properties of Mg- Zn- Ca- Mn biomaterials
Sıcak haddeleme sonrası ısıl işlemin Mg- Zn- Ca- Mn biyomateryallerin korozyon ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri
LAITH MOHAMMED ABDULLAH AL-MASHHADANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Production of Ti-6Al-4V alloy by 3D electron beam melting technique and development of its post treatments
Ti-6Al-4V alaşımının 3 boyutlu elektron demeti ergitme yöntemiyle üretilmesi ve ikincil işlemlerin geliştirilmesi
MERVE NUR DOĞU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
DOÇ. DR. ZİYA ESEN
- Homojenizasyonun AA 6063 alüminyum alaşımının iç yapısı ve özelliklerine etkisi
Effect of heat treatment on the mıcrostructure and properties of a AA6063 aluminium allory
SEMA ONURLU
