Investigation of hydrogen embrittlement by a multi-scale modelling approach
Hidrojen gevrekliğinin çok ölçekli modelleme yaklaşımıyla incelenmesi
- Tez No: 687895
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURAK BAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Engineering Sciences, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abdullah Gül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Malzemelerin kullanım sırasında veya talaşlı imalat, kaynak, elektro kaplama gibi işlemler sırasında hidrojene maruz kalması mekanik davranışlarının bozulmasına sebebiyet verebilmektedir. Hidrojen gevrekliği olarak bilinen bu durumda atomik hidrojen metal kristali içerisine nüfuz ederek buradaki kristal kusurlar etrafında birikmekte ve bu yapıların yük altındaki davranışlarını değiştirmektedir. Bu tez çalışmasında hidrojen difüzyonu ve bunun yanında hidrojen etkisinde dislokasyon hareketliliğinin atomik mekanizmaları, α-Fe'nin plastisite davranışında aktif olan iki kayma sistemi, spesifik olarak ½<111>{110} ve ½<111>{112} kenar dislokasyonları için incelenmiştir. Detaylı olarak farklı hidrojen yoğunluklarında tek kristal içinde dislokasyon yığını kaymaları, bunun yanında tane sınırı içeren yapılarda dislokasyonun tane sınırından geçişi bcc demir kristallerinde değerlendirilmiştir. Bununla beraber, bahsi geçen yapıların sabit gerilme oranı altında tek yönlü çekme davranışının analizleri yapılmıştır. Son olarak bcc fcc ve hcp kristal yapılarda hidrojen difüzyon ve geri difüzyonu nümerik modeller ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre sıkça kullanılan HELP mekanizmasının aksine hidrojenin dislokasyon hızını azalttığı görülmüştür. Buna karşın tane sınırı elastik gerilmelerinin etkisiyle bu bölgelerde hidrojen ile dislokasyon lokalizasyonu da gözlenmiştir. Hidrojenin önceden varolan dislokasyonların hızını düşürmesi ile tek yönlü çekme davranışında sertleşme görülmüştür. Ayrıca, hidrojenin tane sınırlarında birikimi yeni tane sınırı oluşumlarını baskılamakta ve gevrek kırılmalara sebebiyet verebilen sertleşme davranışını arttırmaktadır.
Özet (Çeviri)
Hydrogen exposure of metallic materials during their service times or during the application of processes e.g. machining, welding, electroplating leads to degradation of the mechanical properties which is a phenomenon known as hydrogen embrittlement. Diffused hydrogen into metal can accumulate in crystal defects and alter the mechanical behavior under loading. In this thesis, diffusion of the hydrogen as well as the atomistic mechanisms of dislocation mobility depending on the presence of hydrogen were investigated for two edge dislocation systems that are active in the plasticity of α-Fe, specifically ½<111>{110} and ½<111>{112}. In particular, the glide of the dislocation pile-ups through a single crystal, as well as transmission of the pile-ups across the grain boundary were evaluated in bcc iron crystals that contain hydrogen concentrations in different amounts. Additionally, the uniaxial tensile response under a constant strain rate was analyzed for the aforementioned structures. Lastly, diffusion and back-diffusion of the hydrogen into bcc, fcc, and hcp crystal structures were investigated with numerical models. The results reveal that the presence of hydrogen decreases the velocity of the dislocations – in contrast to the commonly invoked HELP (Hydrogen-enhanced localized plasticity) mechanism -, although some localization was observed near the grain boundary where dislocations were pinned by elastic stress fields. In the presence of pre-exisiting dislocations, hydrogen-induced hardening was observed as a consequence of the restriction of the dislocation mobility under uniaxial tension. Furthermore, it was observed that hydrogen accumulation in the grain boundary suppresses the formation of new grains that leads to a hardening response in the stress-strain behaviour which can initiate brittle fracture points.
Benzer Tezler
- 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
BURAK BAL
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRCAN CANADİNÇ
- Cathodic hydrogen emrittlement of pre-stressing steel wires in simulated generele enviroments
Özellikleri beton'a benzer çözeltiler içinde ön gerilmeli çelik çubukların katodik hidrojenle gevrekleşmeleri
SAMİ MASADEH
Doktora
İngilizce
1996
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DORUK
- Effect of hydrogen on fatigue behavior of a cadmium coated high strength steel
Kadmiyum kaplanmış yüksek mukavemetli bir çelikte hidrojenin yorulma davranışına etkileri
ÜMRAN BAŞAK GÜLEKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
PROF. DR. BİLGEHAN ÖGEL
- 23MnB4 kalite çeliklerde vakum da gaz giderme işleminin nihai ürün özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of vacuum degassing on the final product properties in 23MnB4 steel grade steels
YASİN DEVEÇEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN ÇEVİK
- Nikel sülfamat içeren banyolarda gerçekleştirilen nikel kaplama özellikleri üzerine, banyo bileşimine ilave edilen borik asit ilavesinin etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of boric acid addition to bath composition on the properties of nickel coatings deposited from nickel sulfamate baths
ÖMERCAN SİVRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriSakarya Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ŞEN