Yönlendirilmiş lazer enerji yığma yöntemi ile SS316L - IN718 malzemeleriyle fonksiyonel geçişli yapıların üretilmesinde termal model geliştirme ve malzeme davranışlarının
Thermal modeling and investigation of material behavior in the fabrication of functionally graded structures using SS316l–İN718 by directed energy deposition method
- Tez No: 985065
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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, lazer tabanlı yönlendirilmiş lazer enerji yığma yöntemiyle (LYEY) SS316L-IN718 alaşım çiftinden fonksiyonel geçişli malzemeler (FGM) üretilmiş ve üretim parametrelerinin mikro yapı, kimyasal homojenlik, kristal yönelim, yoğunluk ve mekanik özelliklere etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, SS316L-IN718 tabanlı FGM'lerde üretim parametrelerinin mikroyapısal ve mekanik performans üzerindeki rolünü deneysel ve sayısal yöntemlerle incelemektir, elde edilen bulgularla uygun üretim koşullarını tanımlamaktır. Çalışma üç aşamada yürütülmüştür: (i) farklı kompozisyonlarda tek dikiş üretimleri, (ii) Abaqus tabanlı termal simülasyonlarla eriyik havuz geometrisinin doğrulanması, (iii) farklı enerji yoğunluğu stratejileriyle çok katmanlı FGM duvar yapılarının üretilmesi. Çalışma bulguları, SS316L açısından zengin numunelerde sütunsu ve kararlı tanelerin gözlendiğini; artan IN718 oranının ise dendritik yapılar ve laves fazı çökeltilerini artırdığını göstermiştir. Özellikle %25 IN718 bileşimi, literatürde kritik aralık olarak tanımlanan makro çatlak oluşumunu göstermiştir. EBSD analizleri, %50 IN718 içeren numunenin en dengeli kristal yönlenme ve deformasyon özelliklerine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Abaqus simülasyonları eriyik havuz genişliği için çoğu kompozisyonda %2'nin altında, derinlik için ise %1,3-5,5 aralığında hata ile deneysel sonuçlarla uyum sağlamış; ancak yüksek oranda IN718 içeren bileşimlerde hata oranı %7'ye kadar çıkmıştır. FGM 2 en kararlı ve yüksek dayanımlı yapıyı sunarken, FGM 3 kimyasal geçişlerde en düzenli ve sertlik açısından en homojen sonuçları vermiştir. FGM 1 ise mikroyapısal ve mekanik açıdan en zayıf performansı göstermiştir. Sonuç olarak, enerji yoğunluğu parametresi yalnızca eriyik havuz geometrisini değil, aynı zamanda FGM yapılarının mekanik homojenliğini de belirleyici biçimde etkilemiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, functionally graded materials (FGMs) were fabricated from the SS316L-IN718 alloy system using the laser based directed energy deposition (LDED) method, and the effects of processing parameters on microstructure, chemical homogeneity, crystallographic orientation, density, and mechanical properties were investigated. The primary objective of the study is to examine the role of processing parameters on the microstructural and mechanical performance of SS316L-IN718 based FGMs through experimental and numerical approaches, and to identify suitable manufacturing conditions based on the findings. The study was conducted in three stages: (i) single track depositions with different compositions, (ii) validation of melt pool geometry through Abaqus based thermal simulations, and (iii) fabrication of multi layer FGM walls under different energy density strategies. The results revealed that SS316L rich samples exhibited columnar and stable grains, while increasing IN718 content promoted dendritic structures and Laves phase precipitations. In particular, the 25% IN718 composition demonstrated macro-crack formation, which is also reported in the literature as a critical compositional range. EBSD analyses showed that the sample containing 50% IN718 provided the most balanced crystallographic orientation and deformation characteristics. Abaqus simulations showed good agreement with the experimental results, with errors below 2% for melt pool width and between 1,3%-5,5% for depth, while compositions with a high fraction of IN718 exhibited errors of up to 7%. FGM 2 exhibited the most stable structure with superior strength, while FGM 3 achieved the most uniform chemical transitions and hardness distribution. In contrast, FGM 1 showed the weakest performance in terms of both microstructural integrity and mechanical properties. In conclusion, the energy density parameter was found to be a decisive factor affecting not only the melt pool geometry but also the mechanical homogeneity of FGMs.
Benzer Tezler
- Ti-6al-4v alaşımının toz beslemeli lazer yönlendirilmiş enerji yığma eklemeli imalat sürecinin sonlu elemanlar yöntemi ile benzetimi
Simulation of powder-feed laser directed energy deposition additive manufacturing process of ti-6al-4v alloy using finite element method
MERVE TUNAY TOZLU
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BAYKASOĞLU
- Design of multifunctional architected cellular structures under dynamic loads
Dinamik yükler altında çok fonksiyonlu mimarilendirilmiş hücreli yapıların tasarımı
ZANA EREN
Doktora
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Manufacturing and characterization of complex functionally graded materials using laser powder directed energy deposition
Lazer toz yönlendirilmiş enerji depozisyonu kullanarak kompleks fonksiyonel dereceli malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
HAMİDREZA JAVİDRAD
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. BAHATTİN KOÇ
- Yönlendirilmiş enerji biriktirme yöntemiyle 316l üretimi parametre optimizasyonu
Parameter optimization of 316l production with directed energy deposition method
ORKUN TEKELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA DIŞPINAR
- Thermal finite element model to compute melt pool dimensions for directed energy deposition additive manufacturing process with experimental validation
Deneysel doğrulama ile yönlendirilmiş enerji biriktirme eklemeli imalat süreci için ergiyik havuzu boyutlarını hesaplama ile termal sonlu eleman modeli
KEREM DÖRTKAŞLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERALP DEMİR