Eklemeli imalat ile üretilen SS316L-IN718 alaşımların yüksek sıcaklık oksidasyon ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of high-temperature oxidation and mechanical properties of SS316L-IN718 alloys produced by additive manufacturing
- Tez No: 968179
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler, Hibrit malzemeler, Karışık malzeme, Metal malzemeler, Metalik malzemeler, Yüksek sıcaklık malzemeleri, Çelik malzemeler, İleri imalat teknolojisi, Functionally graded materials, Hybride materials, Mixed material, Metal materials, Metallic materials, High temperature materials, Steel materials
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, SS316L ve IN718 alaşımlarından LYEY yöntemiyle üretilen FGM ve KGM yapıların yüksek sıcaklık oksidasyon davranışları ile mikro-yapı ve mekanik özellikleri detaylı şekilde incelenmiştir. 850 °C'de 500 saat süresince yapılan çevrimsel oksidasyon testleri sonucunda, geçiş tasarımına bağlı olarak FGM yapıların oksidasyon direncinde önemli farklılıklar gözlemlenmiştir. Bileşimsel olarak özellikle ≥ %30 IN718 içeriği kritik eşik olarak belirlenmiş, bu değerin altındaki bölgelerde ciddi parçalanmalar tespit edilmiştir. Ayrıca, dış oksit tabakası gelişmiş olsa bile %80 ve üzeri IN718 içeriğine sahip bölgelerde iç oksidasyon gözlenmiş, bu durumun Al ve Ti elementlerinin tane sınırlarında tercihli oksidasyonundan kaynaklandığı değerlendirilmiştir. %10–20 IN718 içeriğine sahip bölgelerde üretim sırasında oluşan katılaşma çatlakları, oksidasyon sırasında malzeme içerisinde iç oksidasyon oluşturucu kusurlar olarak tespit edilmiştir. Tez kapsamında ayrıca, SLE yöntemiyle üretilen, %77 IN718–%23 SS316L içeren orta entropili bir alaşım (M718), ticari IN718 alaşımıyla (P718) karşılaştırmalı olarak mikroyapı ve mekanik özellikler bakımından değerlendirilmiştir. Farklı rekristalizasyon durumlarında gerçekleştirilen mikro-yapı ve çekme/yorulma analizleri, ikizlenme oranı, dislokasyon yoğunluğu, tane boyutu ve çökelme sertleşmesinin mekanik davranış üzerindeki etkilerini ortaya koymuştur. P718 alaşımı, rekristalizasyon sonrası tane boyutunda %64 artış ve %48,9 ikizlenme oranı gösterirken, M718 alaşımı yalnızca %10 tane büyümesi ve %36,1 ikizlenme oranı ile tane büyümesine ve ikizlenmeye karşı belirgin direnç sergilemiştir. Çekme testlerinde P718-NR numunesi 1422 MPa çekme mukavemeti sunarken, M718-NR 1332 MPa değerine ulaşmıştır. Yorulma testleri, M718 alaşımının rekristalize olmayan durumunda daha yüksek ortalama ömür sunduğunu ancak daha fazla dağılma içerdiğini göstermiştir. Elde edilen bulgular, geleneksel ticari alaşımlardan tasarlanan yeni nesil malzemelerin yüksek sıcaklık ortamlarında yapısal bütünlüğünü koruyacak şekilde optimize edilebileceğini ve mekanik performansın entropi tabanlı geliştirilecek farklı kompozisyonlarla iyileştirilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the high-temperature oxidation behavior, microstructure, and mechanical properties of SS316L and IN718 alloys fabricated via LDED in FGM and KGM designs were comprehensively investigated. Cyclic oxidation tests conducted at 850 °C for 500 hours revealed significant differences in oxidation resistance depending on the compositional transition design. A critical threshold of ≥30 wt.% IN718 was identified as the threshold below which severe oxide scale spallation occurred. Furthermore, despite the development of a continuous external oxide layer, internal oxidation was observed in regions containing ≥80 wt.% IN718, attributed to the preferential oxidation of Al and Ti elements. In regions containing 10–20 wt.% IN718, solidification cracks formed during production were identified as defects that acted as pathways for internal oxidation during exposure. Additionally, a medium entropy alloy (M718) containing 77 wt.% IN718 and 23 wt.% SS316L, fabricated via SLM, systematically compared with commercial IN718 (P718) in terms of microstructure and mechanical behavior. Microstructural, tensile, and fatigue analyses conducted under various recrystallization conditions revealed the effects of twinning, dislocation density, grain size, and precipitation hardening on mechanical behavior. After recrystallization, the P718 alloy showed a 64% increase in grain size and a twin fraction of 48,9%. In contrast, the M718 alloy exhibited only a 10% increase in grain size and a twin fraction of 36,1%, demonstrating greater resistance to grain growth and twinning. In tensile tests, the P718-NR sample achieved an ultimate tensile strength of 1422 MPa, while the M718-NR sample reached 1332 MPa. Fatigue tests indicated that the non-recrystallized M718 condition exhibited higher average fatigue life but with greater scatter. The findings demonstrate that novel materials designed from conventional commercial alloys can be optimized to maintain structural integrity under high-temperature environments, and that mechanical performance can be improved through entropy-based compositional strategies.
Benzer Tezler
- Data driven optimization of structural and dynamical properties of parts manufactured via selective laser melting process using machine learning and finite element analysis methods
Seçici lazer ergitme prosesi ile üretilen parçaların yapısal ve dinamik özelliklerinin makine öğrenmesi ve sonlu elemanlar analizi yöntemleri kullanılarak veri odaklı optimizasyonu
CAN BARIŞ TOPRAK
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ULAŞ DOĞRUER
- Eklemeli imalat ile üretilen alüminyum soğutucuların termoelektrik modül entegrasyonu ve ısıl dağılım etkisi analizi
Analysis of the heat dissipation effect on the surface ofthermoelectric module reinforces with additive manufactoring
ÖMER BUĞRA DEMİRÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
- Eklemeli imalat ile üretilen ınconel 718 parçalarının ezerek parlatma yöntemiyle yüzey iyileştirme sürecinin modellenmesi ve deneysel doğrulanması
Modelling and experimental verification of the surface improvement process by roller burnishing method of inconel 718 parts produced with additive manufacturing
MERT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK
- Eklemeli imalat ile üretilen latis yapılardaki belirsizliklerin rassal alan yöntemi kullanılarak modellenmesi
Random field modelling of spatial variations in additively manufactured lattice structures
OLGUN UTKU GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP MUHAMMET GÖRGÜLÜARSLAN
- Eklemeli imalat ile üretilen kobalt krom alaşımlarının mikroişlenebilirliğinin araştırılması
Investigation of the micromachinability of cobalt chrome alloys made by additive manufacturing
MEHMET AKİF OYMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM GEZER