Geri Dön

Optimization studies on the secondary treatments and mechanical behavior of Ti-48Al-2Cr2Nb alloy produced by electron beam melting (EBM) method

Elektron ışıması ergitme (EIE) yöntemiyle üretilen Ti-48Al-2Cr-2Nb alaşımının ikincil işlemlerinin ve mekanik davranışının optimize edilmesi çalışmaları

  1. Tez No: 884797
  2. Yazar: GÜNEY MERT BİLGİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU, PROF. DR. ZİYA ESEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 354

Özet

Havacılık motorlarının geliştirilmesinde yapısal ağırlığın azaltılması; düşük emisyonlar, iyileştirilmiş performans ve maliyet tasarrufu için hayati öneme sahiptir. Titanyum aluminitler (TiAl), yüksek sıcaklık mukavemeti ve düşük yoğunlukları nedeniyle nikel bazlı süperalaşımlara potansiyel alternatiflerdir. Ancak, düşük süneklikleri ve kırılma toklukları, geleneksel işleme yöntemleri için zorluklar yaratır. Bu çalışmada, Ti48Al2C2Nb alaşımları, elektron ışın ergitme (EIE) eklemeli imalat yöntemi kullanılarak üretildi. Üretilen numunelerin; kaba γ-bantları, alüminyum içeriği tutarsızlıkları ve yüksek dislokasyon yoğunluğu nedeniyle aşırı kırılganlık sergileyerek havacılık uygulamaları için uygunsuz olduğu tespit edildi. Bu sorunları çözmek için üç farklı ikincil ısıl işlem uygulandı: 1200 °C'de 100 MPa altında sıcak eşeksenli basınçlama (SEB), 1200 °C'de tavlama (HT1) ve 1400 °C'de tavlama (HT2). HIP, α2 faz fraksiyonu ve tane boyutunda hafif bir artışa neden olurken, HT1 bantlı yapıyı belirginleştirip α2 içeriğini önemli ölçüde artırmadı. SEB ve HT1, dislokasyon yoğunluğunu ve içsel gerilimi azalttı. HT2, çift fazlı mikro yapıyı tamamen lameller bir morfolojiye dönüştürdü ve en yüksek dokuya yol açtı. Oda ve yüksek sıcaklık çekme testleri SEB, HT1 ve HT2 işlemlerinin kırılganlığı etkili bir şekilde azalttığını gösterdi. Dik ve paralel yönde üretilen numuneler arasındaki akma dayanımı farkı SEB sonrasında 9.53 MPa iken HT1 işlemli numunede bu fark 65.15 MPa oldu. Bu durum SEB'nin mekanik dayanımdaki anizotropiyi azaltmaktaki başarısını gösterdi. 800 °C'de; EIE ile üretilen, SEB ve HT1 işlemli numuneler sünek özellik gösterirken HT2 işlemli numuneler gevrek karakterlerini korudu. Sonuç olarak, bu çalışma, eklemeli imalat ile üretilen Ti48Al2C2Nb alaşımının yüksek sıcaklık uygulamalarındaki kullanılabilirliği için mekanik özelliklerini iyileştirmede ikincil ısıl işlemlerin ve yeni tarama stratejilerinin potansiyelini ortaya çıkardı.

Özet (Çeviri)

Reducing structural weight is crucial in aviation engine development for lower emissions, enhanced performance, and cost efficiency. Titanium aluminides (TiAl) are potential substitutes for nickel-based superalloys due to their high-temperature strength and low density. However, their low ductility and fracture toughness present challenges for conventional processing methods. In this study, Ti48Al2C2Nb alloys were produced using electron beam melting (EBM) additive manufacturing. The as-built samples exhibited extreme brittleness due to coarse γ-bands, aluminum content inconsistencies, and high dislocation density, rendering them impractical for aviation applications. To address these issues three secondary thermal treatments were applied: hot isostatic pressing (HIP) at 1200 °C under 100 MPa, annealing at 1200 °C (HT1), and annealing at 1400 °C (HT2). HIP induced a slight increase in α2 phase fraction and grain size, while HT1 accentuated the banded structure without significantly increasing α2 content. HIP and HT1 reduced dislocation density and inherent strain. HT2 transformed the duplex microstructure into a fully lamellar morphology with the highest texture. Room and high temperature tensile tests demonstrated that HIP, HT1, and HT2 treatments effectively mitigated brittleness. HIP reduced anisotropy at room temperature, with a 9.53 MPa difference in yield strength between specimens tested perpendicular and parallel to the building direction, compared to a 65.15 MPa variation in HT1 samples. At 800 °C, samples treated with HIP and HT1 exhibited a ductile transition, while HT2 processed samples retained brittleness. Consequently, this study reveals the potential of secondary heat treatments and novel scanning strategies in improving the mechanical characteristics of additively manufactured Ti48Al2C2Nb alloy for high-temperature applications.

Benzer Tezler

  1. Design of boron doped (nickel manganese cobalt containing) NMC 811 cathode active materials

    Bor katkılanmış (nikel mangan kobalt içeren) NMC811 katot aktif malzemelerinin tasarımı

    İBRAHİM CAN TOPAKTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ

  2. Lab-scale DC electric arc furnace design and thermodynamic slag optimization for metal recovery from slag phase

    Cüruf fazından metal geri kazanımı için laboratuvar ölçekli DC elektrik arf fırını tasarımı ve termodinamik cüruf optimizasyonu

    MERT SARAÇOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR

  3. Shaping of sound flels inside acoustoelastically coupled enclosed Spaces

    Yapısal-Bağlaşık kapalı hacimlerdeki ses alanlarının biçimlendirilmesi

    ARZU GÖNENÇ-SORGUÇ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1997

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ÇALIŞKAN

  4. Yönlendirilmiş enerji biriktirme yöntemiyle 316l üretimi parametre optimizasyonu

    Parameter optimization of 316l production with directed energy deposition method

    ORKUN TEKELİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA DIŞPINAR