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
- Fonksiyonel derecelendirilmiş seramik katkılı titanyum implant üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of functionally graded ceramic doped titanium implants
ZELİHA COŞKUN TAŞ
Doktora
Türkçe
2026
Mühendislik BilimleriKocaeli ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM MUTLU
- Ti-6Al-4V alaşımı ile açık hücreli köpük üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of open cellular metal foam by Ti-6Al-4V powders
EMEL DANACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Hayvansal hücre/hücresel ürün üretimi için sıcaklık duyarlı mikrotaşıyıcıların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of thermoresponsive microcarriers for the production of animal cells/cellular products
HEDİYE ÖZGEN TİMUÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Production and characterization of hyaluronic acid nanofibers containing TGF-β and baicalein by using electrospinning method
Elektrospin yöntemiyle baicalein ve TGF-β içeren hyaluronik asit nanofiberlerinin üretimi ve karakterizasyonu
KAMEL BACH IMAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET SAĞLAM
- Production and characterization of porous ceramics for high temperature applications
Yüksek sıcaklık uygulamaları için gözenekli seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
TUĞÇE SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2022
Seramik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇEKDAR VAKIF AHMETOĞLU
DOÇ. DR. YAŞAR AKDOĞAN