Multi-scale modeling of aging of waspaloy superalloy: Prediction of microstructure evolution and coupling with mechanical properties
Waspaloy süper alaşımının yaşlandırmasının çok ölçekli modellemesi: Mikroyapının değişimi ve mekanik özelliklerle bağdaştırılması
- Tez No: 846485
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR, DR. ÖĞR. ÜYESİ EDA AYDOĞAN GÜNGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 116
Özet
Yüksek sıcaklıklarda, basma ve çekme tipi yükler altında ve aşırı korozif ortamlarda çalışabilen Nikel bazlı süper alaşımlar çoğunlukla türbin motorlarında kullanılmaktadır. Çalışma koşullarının gerektirdiği yüksek sıcaklık dayanımını sağlamak için bu malzemelerde ısıl işlem prosesleri büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle, süreçlerin gerekli mikro yapı ve özelliklere göre modellenmesi, havacılık ve enerji santralleri endüstrileri için zaman alıcı ve yüksek maliyetli üretim operasyonlarının azaltılması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Waspaloy'a uygulanan ısıl işlemin katılaşma aşamasından başlayarak mekanik özelliklere kadar olan etkisi araştırılmıştır. Katılaşma modellemesi PANDAT kullanılarak CALPHAD yöntemiyle oluşturulmuştur. Sunulan ve uygulanan ısıl işlem prosesi, termodinamik ve kinetik modeller kullanılarak tasarlanmış ve sonuçlar SEM, TEM ve EDS sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Model sonuçları, çökeltme, katı çözelti, Orowan, kafes uygunsuzluğu ve tane boyutu sertleşmesini içeren akma dayanımı tahmini için kullanılmıştır. Yaşlandırılmış numuneler oda sıcaklığında, 580°C, 650°C, 720°C ve 1100°C'de Gleeble 3500 sistemi ile çekme testlerine tabi tutulmuştur. Bu çalışmada uygulanan çerçeveli yaklaşım, modellenen ısıl işlem ve deneysel çalışmanın her ikisinde de yaklaşık 25 nm'lik ɣ' çökelti boyutlarının elde edildiğini göstermiştir. Modelleme sonuçlarıyla oluşturulan akma dayanımı tahmini, oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda deneysel sonuçlardan yüzde 1-8 oranında farklılık gösterirken, 1100°C koşulunda tahminler büyük ölçüde farklılık göstermiştir. Dolayısıyla bu modelin, malzemenin akma dayanımını tahmin edebildiği ancak tüm koşulları doğru bir şekilde tahmin edebilmek için geliştirilmesi gerektiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Ni-based superalloys operating under high temperatures, ensuing compression and tension type of loads, and highly corrosive environment are mostly used in tubine engines. In order to provide high temperature strength needed for operational conditions, heat treatment processes are crucial for those materials. Therefore, modelling of processes according to required microstructure and properties have a great importance for aerospace and power plant industries to reduce the number of time-consuming and highly costing manufacturing operations. In this study, effect of heat treatment on Waspaloy is investigated starting from solidification to implementation on mechanical properties. Solidification modelling is constituted with CALPHAD method by using PANDAT. Offered and applied heat treatment process is designed by using thermodynamic and kinetic models and the results are compared with SEM, TEM and EDS outcomes. Model results are used for yield strength estimation comprising precipitation, solid solution, Orowan, coherency and grain size hardening at varying temperatures. Aged specimens are subjected to tensile tests at room temperature, 580°C, 650°C, 720°C and 1100°C with Gleeble 3500 system. The generic approach applied in this study has given that the modelled heat treatment and experimental study are both shown ɣ' precipitate sizes with approximately 25 nm. Yield strength estimation constructed with the modelling results has shown 1-8 percent variation from the experimental results at room and elevated temperatures whereas in 1100°C condition, predictions differed greatly. Therefore, it is declared that this model can predict the yield strength of the material but needs further developments to predict all conditions accurately.
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
- A new time domain boundary element formulation for rate-dependent inelasticity with application to homogenization
Yükleme hızına bağlı elastik olmayan malzemeler için yeni bir zaman alanı sınır eleman formülasyonu ve homojenleştirme uygulaması
AHMET ARDA AKAY
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Designed-in molecular interactions and cross-linking interface for superior nanocomposites: A multi-scale insight
Moleküler etkileşimlerin ve çapraz bağlanmış arayüzün üstün nanokompozit malzemeler için tasarımı:Bir çok-boyutlu anlayış
ELİF ÖZDEN YENİGÜN
Doktora
İngilizce
2013
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH PAPİLA
- Kabarcıklı akışkan yatakta biyokütle gazlaştırma işleminin incelenmesi
Investigation of biomass gasification process in a bubbling fluidized bed
MAHMUT CANER ACAR
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Mekansal-zamansal hasta hareketlilik verileriyle mekansal etkileşim örüntülerinin analizi ve akış haritaları aracı tasarımı ve geliştirilmesi
Analysis of spatial interaction patterns using spatio temporal patient mobility data, and designing and developing a flow mapping tool
SELMAN DELİL
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK