Nitrürleme ve termo-hidrojenleme işleminin işlenmiş ti-6al-4v alaşimlarinin yorulma davranişi üzeri̇ndeki̇ etki̇si̇
Effect of nıtrıdıng and thermo-hydrogen processıng on the fatıgue behavıor of wrought tı-6al-4v alloys
- Tez No: 848604
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU, PROF. DR. ZİYA ESEN
- 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: 127
Özet
Ti-6Al-4V alaşımları, öncelikle yüksek mekanik mukavemeti ve düşük yog˘unlug˘u, yorulma mukavemeti ve korozyon direnci nedeniyle havacılık endüstrisinde mekanik yük taşıyan parçalar için en çok tercih edilen malzemeler haline gelmiştir. Herhangi bir işleme tabi tutulmasa bile yorulma mukavemeti yüksek olan bu alaşımların yüzeylerine özellikle havacılık endüstrisindeki kritik uygulamalarda yorulma mukavemetini arttırmak amacıyla ikincil ısıl işlemler ve çeşitli yüzey işlemleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada, numunelere gaz nitrürleme ve 2-aşamalı termal-hidrojenleme işlemi uygulanarak ince bir mikroyapı ve parça yüzey sertlig˘i arttırılmış bir katman ile malzemede yorulma dayanımının arttırılması amaçlandı. Artan sertlikle birlikte eş zamanlı olarak nitrürlemenin yüzeyde yarattığı basınç gerilmesinin çatlak oluşumunun geciktirilmesi amaçlandı. Nitrürleme işlemi uygulanan numuneler en yüksek sertlik değerlerine sahip iken, yüksek ısı girdisi nedeniyle en kaba içyapı ve en düşük yorulma dayanımına sahip olduğu görülmüştür. 2-aşamalı THP işlemi ise numunelerde içyapıyı inceltmiş ve sertliği az da olsa arttırmıştır. THP uygulanan numunelerde süneklik diğer numunelere göre oksitlenme yüzünden düşmüş ancak çekme dayancı artış göstermiştir. Aynı zamanda işlem sonucunda tane kabalaşması meydana gelmiştir. THP ve nitrürleme işlemlerin birbiri ardına uygulanması ise numunenin işlemsiz haline göre sünekliğinde neredeyse bir fark yaratmadı ancak çekme dayanımını işlemsiz numuneye göre düşürdü. Nitrürleme işleminden sonra uygulanan 2 aşamalı THP işlemi, malzemenin nihai çekme mukavemeti (UTS) değerini nitrürlenmiş numunelere göre arttırmıştır. Ancak bu işlem sonrasında yorulma ve süneklik değerlerinde kayda değer farklılıklar gözlenmemiştir. Yapılan mekanik testler sonucunda ısıl işlemli ve yüzey işlemli tüm numunelerin çekme, akma dayanımı ve süneklik değerlerinin ASTM standartlarının üzerinde bir değere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Ancak yorulma dayanımları mikroyapıda meydana gelen tane kabalaşması ve işlem sırasında meydana gelen oksidasyon nedeniyle düşmüştür.
Özet (Çeviri)
The Ti-6Al-4V alloys have become the preferred materials in the aerospace industry for load-bearing mechanical parts owing to their high mechanical strength, low density, fatigue resistance, and corrosion resilience. Even without specific processing, these alloys inherently possess high fatigue strength. Nonetheless, secondary heat and surface treatments, particularly in critical aerospace applications, are applied to enhance their fatigue resistance. This study employed a 2-step thermal-hydrogenation process (THP) and a gas nitriding process on specimens to augment fatigue resistance by introducing a refined microstructure and increasing surface hardness, respectively. In addition, to enhance fatigue resistance simultaneous intention of increasing surface hardness and delaying crack formation by inducing residual compressive stresses on the surface through concurrent nitriding was aimed. While the nitrided samples exhibited the highest hardness values, they also displayed the coarsest microstructure and the lowest fatigue resistance due to the elevated heat treatment temperature. On the other hand, the 2-step THP treatment refined the microstructure of the samples and marginally increased hardness and tensile strength. However, ductility decreased in THP-treated samples due to oxidation compared to other specimens. Applied processes also resulted in grain coarsening when applied separately. However, the consecutive application of nitriding and THP processes did not notably alter the ductility compared to the untreated specimen, albeit tensile strength decreased compared to untreated specimen. The 2-step THP process applied after the nitriding process increased the material's ultimate tensile strength (UTS) value compared to that of the only nitrided samples. However, notable differences in fatigue resistance and ductility were not observed after the consecutive application of these two processes. Mechanical tests indicated that thermally treated and surface-treated specimens exhibited tensile and yield strength and ductility values that meet the ASTM standards. However, their fatigue strengths decreased due to grain coarsening in the microstructure and oxidation occurring during the applied processes.
Benzer Tezler
- Yeni nesil otomobillere yönelik vermiküler mikroyapıdaki döküm alaşımlarının gaz nitrürleme yöntemi ile özelliklerinin geliştirilmesi
Improvements on properties of vermicular microstructure cast alloys for new generation automobile by gas nitriding
MUHAMMET EMİN KONDAKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Katı ortamda bor yayınımı ile sertleştirilen çelik yüzeylerinin kuru kayma halinde sürtünme ve aşınma davranışları
Başlık çevirisi yok
YAVUZ SOYDAN
- Termo-reaktif difüzyon (trd) yöntemiyle çelik yüzeyinde Cr (C, B, N) esaslı kaplamaların oluşturulması ve özelliklerinin incelenmesi
Formation of Cr (C, B, N) based coatings on the steel surface using the termo-reactive diffusion (trd) method and investigation of their properties
ERCÜMENT ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Synthesis of alon, MgAlON and MgAl2O4 powders using thermo-chemical method
Termo-kimyasal yöntemle alon, MgAlON ve MgAl2O4 toz üretimi
HAMZA BOUSSEBHA
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN KURT
- Plazma nitrürleme ile çelikler üzerine kompleks kaplamaların oluşturulması
Forming of complex coatings on the steels by plasma nitriding
İBRAHİM GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞÜKRÜ TAKTAK