Eklemeli imalat için geliştirilen yeni bir gama-titanyum alüminat alaşımının tasarımı ve fiziksel-mekanik özelliklerinin incelenmesi
Design and investigation of physical and mechanical properties of a new gamma-titanium aluminide alloy developed for additive manufacturing
- Tez No: 934340
- Danışmanlar: PROF. DR. RAHMİ ÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 250
Özet
Gama titanyum alüminat (γ-TiAl) alaşımlarının, havacılık uygulamaları için uygunluğu yüksek sıcaklık mukavemeti ve düşük yoğunlukları nedeniyle onlarca yıldır bilinmektedir. Bununla birlikte, işleme sırasında doğal kırılganlığından kaynaklanan zorluklar ve düşük süneklik değerlerine sahip olması nedeniyle γ-TiAl alaşımlarının uygulamaları sınırlıdır. Bu nedenle γ-TiAl alaşımının özelliklerinin geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır ve temel amaç oda sıcaklığındaki kırılganlığı azaltmak, yüksek sıcaklıklarda ise sünekliği ve sürünme mukavemetini iyileştirmektir. Bu kapsamda, Cr, Mo, V, Nb, B, C ve Si elementleri kullanılarak ilave alaşım elementlerinin γ-TiAl alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkileri alaşım tasarımı bağlamında incelenmiştir. Cambridge Sequential Total Energy Package (CASTEP) ile ilk prensip hesaplamaları ilkesi kullanılarak γ-TiAl alaşımlarına ilave edilecek alaşım elementlerinden yapısal ve mekanik kararlılığa sahip uygun bileşimler belirlenmiştir. Thermo-Calc yazılımı ile her bir alaşımın faz diyagramı ile termodinamik özellikleri belirlenmiştir. Teorik çalışmaların sonucunda seçilen alaşım bileşimleri vakum ark ergitme (VAR) yöntemi ile üretilmiştir. Daha sonra üretilen alaşımlar ısıl işleme tabi tutulmuş ve ardından taramalı elektron mikroskobu (SEM), x-ışını kırınımı (XRD), enerji yayılımlı x-ışını spektroskopisi (EDS), elektron gerisaçılım difraksiyonu (EBSD) yöntemi kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Alaşımların mekanik özellikleri nanoindentasyon tekniği, oda sıcaklığı ve 800 ⁰C'de çekme testi ile belirlenmiştir. Metalografik ve mekanik özellikleri belirlenen alaşımlar arasından oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıkta % uzama değeri ve süneklik bakımından en iyi sonuç veren alaşımın Ti-48,3Al-0,5Nb-0,9V-0,3C olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Gamma titanium aluminide (γ-TiAl) alloys have been recognized for decades as suitable materials for aerospace applications due to their high-temperature strength and low density. However, the inherent brittleness during processing and their low ductility values limit the practical applications of γ-TiAl alloys. Therefore, improving the properties of γ-TiAl alloys is of great importance, with the primary objective being to reduce brittleness at room temperature while enhancing ductility and creep resistance at elevated temperatures. In this context, the effects of additional alloying elements, including Cr, Mo, V, Nb, B, C, and Si, on the microstructure and mechanical properties of γ-TiAl alloys have been investigated within the framework of alloy design. Using first-principles calculations via the Cambridge Sequential Total Energy Package (CASTEP), suitable compositions with structural and mechanical stability were determined for alloying elements to be added to γ-TiAl alloys. Phase diagrams and thermodynamic properties of each alloy were analyzed using Thermo-Calc software. Based on the theoretical studies, selected alloy compositions were produced using the vacuum arc remelting (VAR) method. The produced alloys were subjected to heat treatment and subsequently characterized in detail using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and electron backscatter diffraction (EBSD). The mechanical properties of the alloys were evaluated through nanoindentation tests as well as tensile tests conducted at room temperature and 800 °C. Among the alloys characterized in terms of metallographic and mechanical properties, Ti-48.3Al-0.5Nb-0.9V-0.3C was identified as the alloy providing the best results in terms of elongation and ductility at both room and high temperatures.
Benzer Tezler
- Mechanical performance analysis of 3d printed hierarchical honeycomb structures in aerospace-applications
Havacılık uygulamalarında 3d baskılı hiyerarşik petek yapılarının mekanik performans analizi
YAKUP SEÇKİN KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NURULLAH BALCİ
- A line-based infill optimization method for material extrusion additive manufacturing
Malzeme ekstrüzyonu eklemeli imalat yöntemi ile üretilen parçalar için çizgi tabanlı iç yapı optimizasyon yöntemi
RAHMAN UNCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
- Fluid flow-inspired curvature-aware print-paths from hexahedral meshes for additive manufacturing
Eklemeli imalat için altıyüzlü-eleman ağları için akışkan akışından esinlenilen eğriliğe duyarlı baskı yolları
SERHAT ÇAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN GÜNPINAR
- Geometry-aware support design for additive manufacturing
Eklemeli imalat için geometriye duyarlı destek tasarımı
EMRE GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN GÜNPINAR
- Structural design and analysis of an impact resistant auxetic metamaterial
Darbe dayanım özellikli auxetic metamalzemenin yapısal tasarımı ve analizi
SERCAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA