Development of high-strength and corrosion resistant aluminum alloys
Yüksek mukavemetli ve korozyona dirençli alüminyum alaşımlarının geliştirilmesi
- Tez No: 774227
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN OKUYUCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 171
Özet
Alüminyum alaşımları, hafif malzemelere gereksinim duyan uygulamalar için son derece kritik bir öneme sahiptir. Sahip olduğu özellikleri ve farklı alaşım elementleriyle çeşitlendirilebilirliği, alüminyumu bir çok farklı alanda ve mühendislik uygulamalarında tercih edilmesini sağlamaktadır. Ancak aliminyumun bu cazip özellikleri geleneksel üretim yöntemleriyle elde edilen alaşımlarda sınırlı kalmaktadır. Aliminyum alaşımlarında üstün özellikler elde etmek için yenilikçi üretim yöntemlerine ihtiyaç vardır. Ayrıca, alüminyuma mukavemet kazandırmak için yapılan işlemler korozyon dayanımını önemli ölçüde zayıflatmakta ve korozyon direncinin düşmesine yol açmaktadır. Bu çalışmada amaç; nanokristal yapının, çözünürlük sınırını aşmış alaşım elementlerinin etkisinin ve muhtemel ikincil fazların düzgün dağılımının sonucunda alüminyum alaşımlarının mukavemet ve korozyon performansını eş zamanda artırmaktır. Bu çalışma, yüksek mukavemete ve korozyon performansına sahip alüminyum alaşımlarının uygun kompozisyon ve parametrelerle üretimi için yüksek enerjili bilyalı değirmen ile sentezi ve karakterizasyonunu içermektedir. Çalışmada tümden gelime benzer bir deneysel metodoloji uygulanmıştır. Başlangıçta, hali hazırda ticari uygulamaları bulunan çökeltme ile sertleştirilebilir sınıftaki alüminyum alaşımları çalışılmış, sonrasında proses parametreleri ve kompozisyonal etkiler irdelenmiş, en sonunda da elde edilen bulgular ışığında bir dizi yeni alaşımlar üretilmiştir. Bu alandaki bilimsel boşluğu doldurmak için yapılan deneysel çalışmalar sonucunda her bir alaşım elementinin rolünün farklı olduğu ve mekanizmalarının anlaşılması için her bir alaşımın ayrı ayrı irdelenmesi gerektiği saptanmıştır. Bu yüzden de, Al-Fe alaşımı elektrokimyasal ve XPS, SIMS, TEM gibi analitik teknikler kullanılarak ayrıntılı şekilde irdelenmiştir. Geleneksel üretim yöntemlerinde istenmeyen bir element ya da bir safsızlık göstergesi olarak kabul edilen demirin bir alaşım elementi olarak kullanıldığı Al-Fe alaşımı son derece yüksek korozyon direnci göstermiştir. Hali hazırda çok yüksek mukavemete sahip olduğu literatürde de bilinen bu alaşımın gösterdiği yüksek korozyon performansının nedenleri; ikincil fazlarla matriks arasında azalan galvanik farka, pasif film yapısındaki Fe katılımı sonucu oluşan pasivasyon kabilyetinin artmasına ve metal film arayüzündeki Fe zenginleşmesine bağlanmıştır. Maliyet, erişilebilirlik gibi faktörlerin yanı sıra geri dönüştürülmüş malzemelerin yüksek performanslı alaşımlar olarak değerlendirilmesin sağlayabilecek olan bu alaşımlar, korozif ortamlarda yüksek performans gösteren alaşımların geliştirilmesi noktasında önemli bir potansiyel vaad etmektedir.
Özet (Çeviri)
Aluminum alloys are of outstanding importance to industries requiring lightweight materials. The remarkable properties of Al alloys, which come in a variety of grades, are unsurpassed for many applications. However, these properties are limited by conventional techniques, and given the potential of aluminum alloys, novel techniques and materials are critical to achieving alloys with superior properties. The interplay between strength and corrosion is a rarity in Al alloys, as the corrosion resistance of Al alloys has deteriorated following efforts to strengthen them. The present study aims to simultaneously enhance the strength and corrosion performance of Al alloys through nanocrystalline structure, enhanced solubility of alloying elements and uniform distribution of secondary phases by high energy ball milling. The present work involves the synthesis and characterization of ultra-high strength, highly corrosion resistant light Al alloys by high energy ball milling and suitable alloying elements. The methodology includes a top-down approach starting with high-energy ball milling of commercial age-hardening alloys and modifying process parameters to achieve higher alloy performance. Finally, based on the knowledge gained from commercial alloys, the synthesis of binary alloys and the mechanisms that provide excellent properties were investigated. Many viable alloying elements were investigated to fill the research gap on binary Al alloys, although the role of each alloying element may vary and therefore each alloy system should be treated as an individual case. Therefore, the corrosion protection mechanism of the Al-Fe system has been studied in detail through electrochemical along with analytical techniques such as XPS, TEM, SIMS. Understanding how Fe significantly improves the corrosion resistance of Al in solid solution and nanocrystalline structure can guide the development of a new generation of light metal alloys for applications with the most desired mechanical properties and aggressive environments.
Benzer Tezler
- Mekanik alaşımlama süreçleri ile Al-20Si esaslı toz ve sinter kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları
Studies of development and characterization of Al-20Si based powder and sintered composites by mechanical alloying processes
HASAN GÖKÇE
Doktora
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Design of the main landing gear for a trainer aircraft with topology optimization
Eğitim uçağı ana iniş takımının topoloji optimizasyonu ile tasarımı
IRMAK FEROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Elektron ışın kaynağı yöntemi ile kaynatılan ınconel 718 malzemesi üzerinde seçili değişkenlerin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of selected variables on the inconel 718 material welded by electron beam welding
BARIŞ BÖYÜKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
- Bilgisayar yardımıyla süper alaşım malzeme verileri ve tasarım kriterleri kütüphanesi oluşturulması
Başlık çevirisi yok
M.ÇAĞLAYAN TAŞÇIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DEMİRKOL