Production and characterization of cellular Ti6Al4V alloys by additive manufacturing for ballistic applications
Balistik uygulamalar için gözenekli Ti6Al4V alaşimlarinin eklemeli imalat ile üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 988342
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU, PROF. DR. ZİYA ESEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, balistik uygulamalar için tam açık, %50 açık ve kapalı hücresel yapıya sahip farklı türde gyroid ve diamond (elmas) geometrili Ti6Al4V alaşımları, Elektron Işını Ergitme (EBM) yöntemiyle üretilmiştir. Yapısal karakterizasyon çalışmalarına ek olarak, tüm hücresel yapılara yarı-statik basma ve düşürme ağırlıklı mekanik testler uygulanmış; ayrıca tam açık hücresel gyroid ve diamond yapıların darbe yüklemesi altındaki deformasyon davranışları, elastik bölge için Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) ile karşılaştırılmıştır. Hücre duvarlarında gerçekleştirilen mikroyapısal incelemeler, yapı yönüne bağlı anizotropik bir mikroyapı oluştuğunu göstermiştir. Üretim yönüne paralel uzamış taneler içerisinde kolonar α ve β fazlarının bulunduğu gözlemlenmiştir. Yarı-statik basma testleri sonucunda, elastik-plastik köpük davranışına benzer gerilme–gerinim eğrileri elde edilmiştir. Bu eğriler, doğrusal elastik bölge, ani gerilme düşüşü sonrası plato bölgesi ve ardından yoğunlaşma evresinden oluşmaktadır. Tam açık hücresel yapılar arasında diamond geometrisi, daha yüksek elastik modül, dayanım ve tokluk değerleri sergilemiş; darbe yüklemesi sırasında daha etkin yük aktarımı sağlayarak daha küçük krater oluşumları ve daha iyi enerji soğurma performansı göstermiştir. Hücresel morfolojiler karşılaştırıldığında, kapalı hücresel diamond yapılar yarı-statik mekanik özellikler açısından en üstün performansı sunarken, %50 açık hücresel diamond yapılar enerjiyi açık gözenekli bölgelerde sönümleyerek daha yüksek enerji soğurma kapasitesi göstermiştir. FEA sonuçları, tam açık hücresel diamond yapının maksimum toplam deformasyonunun, gyroid yapıya kıyasla yaklaşık %65 daha düşük olduğunu ortaya koymuştur. Gyroid yapılarda daha yüksek kayma gerilmeleri ve yaklaşık %20 daha fazla birim şekil değiştirme gelişmiş; elastik bölgede dahi lokal enerji birikimine bağlı erken akma eğilimleri gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, gyroid and diamond cellular Ti-6Al-4V alloy structures with fully open, 50% open, and closed-cell morphologies were manufactured by the Electron Beam Melting (EBM) technique for ballistic applications. Structural characterization was complemented by quasi-static compression and drop-weight impact tests applied to all cellular configurations. In addition, the deformation behavior of fully open gyroid and diamond structures under impact loading was comparatively investigated by Finite Element Analysis (FEA) within the elastic regime. Microstructural examinations of the cell walls revealed pronounced anisotropy associated with the EBM process. Elongated prior-β grains aligned parallel to the build direction containing columnar α and β phases were observed. Quasi-static compression tests produced stress–strain responses typical of elastic–plastic foams, characterized by an initial linear elastic region, a plateau region following a sudden stress drop, and a densification stage where the flow stress increases rapidly. Among the fully open cellular structures, the diamond geometry exhibited higher elastic modulus, compressive strength, and toughness. Diamond structure has efficient load transfer capability under impact loading, which generated smaller craters demonstrating superior energy absorption performance. When cellular morphologies were compared, closed-cell diamond structures showed the best quasi-static mechanical properties relative to fully open and 50% open diamond counterparts. However, the 50% open diamond structures displayed enhanced energy absorption by dissipating impact energy within their open porous regions. FEA results showed that the fully open diamond structure exhibited approximately 65% lower maximum deformation, while the gyroid developed higher shear stresses and about 20% greater equivalent strain values.
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Ege ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Türkiye imalat sanayiinde çalışan esnaf ve sanatkarların sosyo ekonomik yapıdaki yeri ve başlıca sorunları ve Bursa'da tatbiki bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET TAŞTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Uludağ ÜniversitesiÇalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileri Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...