Microstructural and mechanical properties of oxide dispersion strengthened inconel 718 alloys produced by selective laser melting
Seçici lazer ergitme ile üretilen oksit dispersiyonu ile güçlendirilmiş inconel 718 alaşımlarının mikroyapısal ve mekanik özellikleri
- Tez No: 781757
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EDA AYDOĞAN GÜNGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 167
Özet
Sistemlerin verimi, genellikle artan servis sıcaklıkları ile artar. Örneğin, enerji endüstrisindeki yüksek çalışma sıcaklıkları, işletme maliyetlerini, yakıt tüketimini ve çevre kirliliğini azaltır. Benzer şekilde, yüksek servis sıcaklıkları, havacılık uygulamalarında daha uzun menzil, daha yüksek taşıma kapasitesi ve performans ile sonuçlanır. Bununla birlikte, özellikle havacılık ve savunma uygulamalarında halihazırda kullanılan Nikel bazlı süperalaşımların servis sıcaklıkları 700 °C ile sınırlıdır. Malzemelerde nano boyutta oksit partiküllerin oluşumunun, malzemenin termal kararlılığını ve mekanik özelliklerini iyileştirdiği gösterilmiştir. Bu çalışmada, seçici lazer ergitme (SLM) yöntemi ile farklı tip ve miktarlarda oksit oluşturucu içeren oksit dispersiyonu ile güçlendirilmiş (ODS) Inconel 718 alaşımları üretilmiş ve bunların mikroyapısal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Alaşımların bileşimleri termodinamik CALPHAD (CAlculation of PHase Diagrams) hesaplamaları kullanılarak IN718-Y (IN718 – Y2O3), IN718-YF (IN718 – Y2O3 – FeO) ve IN718-YFH (IN718 – Y2O3 – FeO – Hf) olarak belirlenmiştir. Numunelerin üretilmesinden önce, her bir alaşım için optimum SLM üretim parametrelerini bulmak için çeşitli güç (P) ve hız (V) parametreleri kullanılmıştır. Optimize edilmiş parametrelerle üretilen üretim sonrası (AB) alaşımları > %99.7 yoğunluğa sahipti, ancak tüm laşımların mikroyapılarında mekanik özelliklere olumsuz etkisi olan Laves fazı gibi zararlı etkisi olan fazların varlığı tespit edilmiştir. Parça, SLM üretimi esnasında hızlı ısınma ve soğuma döngülerinin sonucu olarak 106 K/s' ye ulaşan termal gradyanlara maruz kaldığından, mikroyapıda zararlı etkisi olan fazlar oluşur. SLM üretimi sırasında oluşmuş olan zararlı fazları gidermek ve daha fazla nano-oksit partiküllerinin oluşmasını sağlamak için tüm alaşımlara 1050°C'de 1 saat boyunca ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem görmüş (HT) durumda, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji saçılım spektroskopi (EDS) analizlerine göre, oksit miktarlarında artış ve bir miktar laves partiküllerinin varlığını sürdürdüğü IN718-Y, IN718-YF ve IN718-YFH alaşımlarında tespit edildi. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM) analizleri, nano-oksit sayı yoğunluğunda kayda değer bir artış olduğunu; oda sıcaklığı (RT) ve 700°C'de gerçekleştirilen çekme testleri de HT durumdaki tüm alaşımlar için çekme mukavemetlerinde bir artış olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The efficiency of the systems generally increases with increasing service temperatures. For instance, high operation temperatures in the energy industry reduce operation costs, fuel consumption, and environmental pollution. Similarly, high service temperatures result in a longer range, higher carrying capacity, and performance in aerospace applications. However, service temperatures of currently used Nickel-based superalloys especially in aerospace and defense applications are limited below 700 °C. The formation of nano-sized oxide particles in the materials has been shown to improve the thermal stability and mechanical properties of the materials. In this study, three grades of oxide dispersion strengthened (ODS) Inconel 718 alloys were produced with the selective laser melting (SLM) method, and their microstructural and mechanical properties were investigated. The compositions of the alloys were determined as IN718-Y (IN718 – Y2O3), IN718-YF (IN718 – Y2O3 – FeO), and IN718-YFH (IN718 – Y2O3 – FeO – Hf) using thermodynamic CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) calculations. Before the production of the samples, various power (P) and velocity (V) parameters were used to find the optimum SLM processing parameters for each alloy. As-built (AB) alloys produced with the optimized parameters had > 99.7% densification, but the existence of detrimental phases such as Laves, which deteriorate mechanical properties, was detected in the microstructures of all the grades. Since the part undergoes fast heating and cooling cycles with thermal gradients up to 106 K/s during SLM production, detrimental phases start to form in the microstructure. In order to remove the detrimental phases which are resulted from rapid cooling during processing and promote the further precipitation of the nano-oxide particles, heat treatment was applied at 1050°C for 1 hour to all the grades. In heat-treated (HT) conditions, according to scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) analyses, increases in oxide amounts, and some remaining Laves phase particles in IN718-Y, IN718-YF, and IN718-YFH grades were detected. Transmission electron microscopy (TEM) analyses revealed a significant increase in nano-oxide number density and in-situ tensile tests conducted at room temperature (RT) and 700°C showed an increase in tensile strengths for all the grades in HT condition.
Benzer Tezler
- Alümina fiber takviyeli Al-si metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
production of alumina fiber reinforced Al-si metal matrix composites and the investigation of their microstructure-propetry relation ships
HATEM AKBULUT
- Silisyum katkısının döküm CrNiCo süperalaşımının özelliklerine etkisi
Başlık çevirisi yok
HAVVA KAZDAL ZEYTİN
Doktora
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Development and characterization investigations of mechanically alloyed W-SiC and W-SiC-Y2O3 composites
Mekanik alaşımlama yöntemiyle üretilmiş W-SiC ve W-SiC-Y2O3 kompozitlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SELİM COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Development and characterization investigations of mechanically alloyed and sintered W- TiC -Ni composites
Mekanik alaşımlama yöntemiyle üretilmiş W- TiC-Ni kompozitlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
AZİZ GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU