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: Belirtilmemiş.
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 elektro erozyon ve elektro kimyasal işleme yöntemleriyle işlenebilirliğinin araştırılması
Investigation of the machinability of Ti6Al4V alloy by electrical discharge and electrochemical machining processes
ULAŞ ÇAYDAŞ
Doktora
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET HASÇALIK
- Ti6Al4V alaşımının HVOF tekniğiyle B2O3 ve Al2O3 katkılı hidroksiapatit kaplanması ve yüzey karakterizasyonu
Ti6Al4V alloy by the HVOF technical B2O3 and Al2O3 doped hydroxyapatite coating and surface characterization
BAKİ BÜYÜKLEBLEBİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA EVCİN
- Ti6Al4V alaşımının tornalanmasında işleme parametrelerinin ortalama yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation of the influence of cutting parameters on surface roughness and cutting force when machining Ti6Al4V by turning
TUĞÇE YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN SUR
- 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 buzul işlem uygulanmış WC-Co karbür takımlar ile talaşlı imalatının iyileştirilmesi
Improving machinability of Ti6Al4V alloy with cryogenic process applied WC-Co cemented carbide tool
ABDULLAH SERT
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN NURİ ÇELİK