Ti6Al4V Alaşımının Borlanmasının Yorulma Davranışı ve Mekanik Karakterizasyona Etkisi
Effect of boriding of Ti6Al4V alloy on fatigue behavior and mechanical characterization
- Tez No: 958800
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEVAT ÖZARPA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Titanyum alaşımlar, düşük yoğunluğu, yüksek özgül dayanımı ve önemli mekanik özellikleri sayesinde havacılık, uzay başta olmak üzere kritik mühendislik alanlarında yaygın olarak kullanılan bir titanyum alaşımıdır. Çalışmada, üstün mekanik ve fiziksel özelliklere sahip olan Ti6Al4V alaşımının farklı üretim yöntemleri ve borlama işlemi sonrası gösterdiği mekanik, tribolojik ve yorulma davranışları kapsamlı biçimde araştırılmıştır. Konvansiyonel vakum ergitme yöntemiyle üretilmiş endüstriyel çubuk formdaki numuneler temin edilmiş ve farklı sinterleme sıcaklıklarında toz metalürjisi (TM) yöntemiyle numuneler üretilerek karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Her iki üretim yöntemiyle hazırlanan numuneler, 900 °C sıcaklıkta ve 15 saat süreyle Ekabor-II ticari tozu kullanılarak kutu borlama işlemi uygulanmıştır. Borlama sonrası, mikroyapısal karakterizasyon için optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM), faz analizi için X-ışını kırınımı (XRD), yoğunluk tespiti, mekanik özelliklerin belirlenmesi için ise sertlik, çekme, basma ve dört nokta dönel eğilme yorulma testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ileri-geri hareketli kuru aşınma testleri ile tribolojik özellikler incelenmiş aşınma miktarı ve sürtünme katsayıları hesaplanmıştır. Çalışmada, borlama işlemi sonrası yüzeyde oluşan TiB ve TiB2 borür fazlarının yüzey sertliğini ve aşınma direncini önemli ölçüde artırdığı gözlemlenmiştir. Toz metalürjisi yöntemiyle üretilen numunelerde görülen gözeneklilik, mekanik performans üzerinde olumsuz etkiler yaratırken, borlama ile bu etkilerin bir kısmının giderilebildiği tespit edilmiştir. Ayrıca endüstriyel numuneye uygulanan yorulma testleri sonucunda hem yüksek hem de düşük çevrimli koşullarda borlama işleminin yorulma ömrüne etkileri belirlenmiş, fraktografik incelemelerle çatlak başlangıç noktaları ve kırılma mekanizmaları detaylandırılmıştır. Elde edilen bulgular, üretim yönteminin ve uygulanan borlama işleminin Ti6Al4V alaşımının yapısal bütünlüğü, yüzey özellikleri ve mekanik performansı üzerindeki etkilerini çok yönlü olarak ortaya koymakta ve bu alaşımın ileri mühendislik uygulamalarında daha etkin kullanımına yönelik bilimsel katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Titanium alloys are widely used in critical engineering fields, especially in aviation and aerospace, due to their low density, high specific strength and important mechanical properties. In the study, the mechanical, tribological and fatigue behaviours of Ti6Al4V alloy, which has superior mechanical and physical properties, were investigated comprehensively after different production methods and boriding process. Industrially produced samples were purchased. Additionally, production was carried out by powder metallurgy (P/M) method at different sintering temperatures, and the samples were examined comparatively. Samples prepared by both production methods were subjected to the box boriding process using Ekabor-II commercial powder at 900°C for 15 hours. After boriding, optical microscope and scanning electron microscope (SEM) were used for microstructural characterisation. X-ray diffraction (XRD) was used for phase analysis. In addition, density measurements were made. Hardness, tensile, compression and four-point bending fatigue tests were performed to determine mechanical properties. In addition, tribological properties were examined with reciprocating dry wear tests. In the study, it was observed that the TiB and TiB2 boride phases formed on the surface after the boriding process significantly increased the surface hardness and wear resistance. While the porosity observed in the samples produced by the powder metallurgy method had negative effects on the mechanical performance, it was determined that some of these effects could be eliminated by boriding. In addition, as a result of the fatigue tests applied to the industrial sample, the effects of the boronizing process on the fatigue life were determined in both high and low cycle conditions, and crack initiation points and fracture mechanisms were detailed with fractographic examinations. The findings reveal the multifaceted effects of the production method and the applied boriding process on the structural integrity, surface properties and mechanical performance of the Ti6Al4V alloy. They provide scientific contributions for the more effective use of this alloy in advanced engineering applications.
Benzer Tezler
- Ti6Al4V alaşımının sert nikel alaşım tozları ile kaplanması ve aşınma özelliklerinin geliştirilmesi
Coating of Ti6Al4V alloys by hard nickel alloy powders and improving its wear properties
OSMAN ÇAVUŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RIDVAN YAMANOĞLU
- Ti6Al4V alaşımının alışılmamış imal usulleri ile işlenmesi ve bilyalı dövme sonrası yüzey tamlığının araştırılması
The study of Ti6Al4V alloy processing with nonconventional manufacturing and investigation of surface integrity after shot peening
DURAN KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK
- Ti6Al4V alaşımının yüzeyinde plazma transferli ark (PTA) yöntemi ile üretilmiş kompozit kaplamaların tribolojik özelliklerinin araştırılması
Investigation of tribological properties of composite coatings produced by plasma transferred arc (PTA) method on the surface of Ti6Al4V alloy
TUĞÇE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KORAY KILIÇAY
- Plazma nitrürleme yöntemi ile demir dışı metallerin nitrlenmesi
Nitriding of nonferrous metals by plasma nitriding method
GÖRKEM TOPÇUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiKonstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN KARADENİZ
- Ti6Al4V alaşımının anodize kaplama parametrelerinin deneysel bulunması ve yapay sinir ağları ile tahmini
An investigation anodizing coating parameters of titanium alloy(Ti6Al4V) and prediction with artifical neural network
ASAL AKBARPOUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER TEKİNER