Mechanical spectroscopy as a non-destructive approach to evaluate cold work in aluminum alloys: a case study on al 7050-T7451
Alüminyum alaşımlarında soğuk deformasyon için tahribatsız bir yaklaşım olarak mekanik spektroskopi: Al 7050-T7451 üzerine bir vaka çalışması
- Tez No: 988530
- Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR, DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL DAVUT
- 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 çalışma, havacılık sınıfı Al 7050-T7451 alüminyum alaşımının dinamik mekanik davranışı üzerinde soğuk şekil değişimi ve ısıl işlemin etkisini, mekanik spektroskopi, mikroyapısal karakterizasyon ve sonlu eleman modellemesini bir araya getirerek incelemektedir. T7451 durumda ve tamamen tavlanmış numuneler, %8'e kadar kontrollü tek eksenli çekme deformasyonuna tabi tutulmuştur. Doğal frekansların, iç sürtünmenin, elastik modülün, kayma modülünün ve Poisson oranının değişimlerini incelemek için RFDA (Rezonans Frekansı ve Sönümleyici Analizörü) ölçümleri kullanılmıştır. Zaman alanındaki titreşim sinyalleri MATLAB ile işlenmiş; Marc Mentat ortamında yürütülen modal ve harmonik analizler ise deneysel sonuçların doğrulanmasında ve ters analiz yoluyla anizotropik elastik parametrelerin elde edilmesinde kullanılmıştır. Bulgular, ısıl işlemin, SEM, EDS ve EBSD tarafından doğrulanan çökelti durumu ve tane morfolojisindeki değişikliklerle uyumlu olarak, rezonans tepe konumlarında mikro yapı kaynaklı orta düzeyde kaymalara yol açtığını göstermektedir. Buna karşılık, çekme deformasyonu rezonans frekanslarında çok daha belirgin düşüşlere neden olmuş ve bu etki esas olarak plastik uzama sonucu oluşan geometrik incelmeden kaynaklanmıştır. Mikroyapısal dönüşüm, sönümleme ve dinamik modüllerde gözlenen değişimlere ölçülebilir düzeyde katkı sağlasa da, yüksek şekil değiştirme seviyelerinde belirleyici etken geometrik değişim olarak kalmıştır. Sonlu eleman benzetimleri, deneysel titreşim modlarını başarılı biçimde yeniden üretmiş ve yöne bağlı elastik davranış yorumunu desteklemiştir. Genel olarak sonuçlar, sonlu eleman modellemesiyle desteklenen mekanik spektroskopinin, yüksek dayanımlı alüminyum alaşımlarında deformasyon kaynaklı mikroyapısal değişimleri ve anizotropiyi hassas ve tahribatsız bir şekilde tespit edebilen bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the influence of cold work and heat treatment on the dynamic mechanical behavior of the aerospace-grade aluminum alloy Al 7050-T7451 by integrating mechanical spectroscopy, microstructural characterization, and finite element modeling. As-received and fully annealed specimens were subjected to controlled uniaxial tensile deformation up to 8% strain. Resonance Frequency and Damping Analyzer (RFDA) measurements were employed to quantify the evolution of natural frequencies, internal friction, elastic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio. Time-domain vibration signals were processed using MATLAB, while modal and harmonic analyses conducted in Marc Mentat were used to validate the experimental results and extract anisotropic elastic parameters through inverse analysis. The findings indicate that heat treatment induces moderate, microstructure-driven shifts in resonant peak positions, consistent with changes in precipitation state and grain morphology as confirmed by SEM, EDS, and EBSD. In contrast, tensile deformation produces substantially larger reductions in resonance frequencies, primarily attributable to geometric thinning associated with plastic elongation. Microstructural evolution contributes measurably to the observed variations in damping and dynamic moduli, yet geometric change remains the dominant factor at higher strain levels. Finite element simulations reproduce the experimental vibrational modes and support the interpretation of direction-dependent elastic behavior. Overall, the results demonstrate that mechanical spectroscopy, supported by finite element modeling, is a sensitive and non-destructive method for quantifying deformation-induced microstructural changes and anisotropy in high-strength aluminum alloys.
Benzer Tezler
- Characterization and experimentalinvestigation of internal combustionengine performance and emissionscharacteristics using biofuel derived froma blend of spent coffee grounds (SCGS) andwaste cooking oil (WCO)
Atık kahve telvesi (AKT) ve atık yemeklik yağ (AYY)karışımından elde edilen biyoyakıt kullanılarak içtenyanmalı motor karakterizasyonu ve deneysel incelenmesi:Performans ve emisyon özellikleri
RAMIZ RAFIL ABDULWAHHAB AL-SAMARAAE
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ
DOÇ. DR. ABDULAZIZ ATABANI
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Development of a micro/ nano reinforced ablative insulator and its non-destructive evaluation by terahertz spectroscopy
Mikro/nano takviyeli ablatif yalıtım malzemesinin geliştirilmesi ve terahertz spektroskopisi kullanılarak tahribatsız muayene metodunun geliştirilmesi
MELİHA EDA KOÇAK ERDOĞAN
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. OKAN ESENTÜRK
DR. ALPER ÜNVER
- Synthesis of some functional conducting polymers, characterization, Mott-Schottky analysis and sensor applications
Bazı fonksiyonel iletken polimerlerin sentezi, karakterizasyonu, Mott-Schottky analizi ve sensor uygulamaları
TOLGA KARAZEHİR
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. MURAT ATEŞ
- Quantitative viscoelastic spectroscopy of polymer filmsusing lorentz force actuatedcontact resonance atomic force microscopy
Polimer filmlerin kantitatif viskoelastik spektroskopisilorentz kuvvetinin kullanılmasıiletişim rezonans atomik kuvvet mikroskopisi
METE BAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiUnıversıty Of Illınoıs At Urbana-ChampaıgnMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. WILLIAM KING