Yazar
Tahir, Furkan
Basım Tarihi
2021-08-18
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
28636995-1688-40a5-813e-2915a024688c
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2021-08-18
Örnek Metin
Şiddetli plastik deformasyon (SPD) yöntemleri, benzer ve farklı metal kompozitlerin bir kombinasyonunun üretilmesinde büyük ilgi görmüştür. Birikmeli rulo bağlama (ARB), yüksek mukavemetli, ince taneli ve çok katmanlı metal matrisli kompozitler (MMC'ler) üretmek için kullanılan SPD tekniklerinden biridir. Mevcut çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Büyük kısım, titanyum ile alüminyum alaşımı (Al2024) ile ara tabakalı ara katman içermeyen (IF) çelik arasındaki farklı kombinasyonların imalatıyla ilgilidir. İkinci bölümde ARB sonrası ısıl işlemin Al2024-IF çelik kompozit üzerindeki etkisi incelenmektedir. İşlenen kompozitlerin mikroyapısal değerlendirmesi ve mekanik özellikleri optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve mekanik testlerle incelenmiştir. Yüzey ve kütle özellikleri mikro sertlik, tek eksenli çekme ve kesme zımba testi (SPT) yoluyla analiz edildi. Son olarak, deney sonuçları sayısal analiz kullanılarak doğrulandı. Titanyum-IF çelik kompozitlerinin ilk durumu için optik mikrograflar, her haddeleme döngüsünden sonra katman kalınlığında ve tane boyutunda azalma olduğunu gösterdi. Üçüncü (son) ARB döngüsünden sonra işlenmiş kompozitin bazı katmanlarında boyun verme başlatıldı; bu, katmanların birbirine kenetlendiğini ve dolayısıyla daha güçlü bağlanmayı akla getiriyor. Kırılma yüzeylerinden elde edilen SEM rakamları, erken döngülerde ara yüzeylerdeki katmanların delaminasyonunu ortaya çıkardı; bu durum, her yuvarlanma döngüsünden sonra uygulanan yüksek gerilim nedeniyle son döngüde azaldı. ARB döngülerinin sayısı arttıkça sertlik seviyelerinde önemli bir iyileşme fark edildi. ARB işleminden sonra titanyum ve IF çelik katmanlar için iyileştirme seviyeleri sırasıyla 1,4 ve 2,6 kata kadar çıktı. 400°C'de haddelenen titanyum-IF çelik kompozitin gerilme mukavemeti, üç döngüden sonra 670MPa'nın üzerine çıktı. SPD işlemlerine özgü olarak, üç ARB döngüsünden sonra tüm durumlarda süneklik %5'in altına düştü. Nihai kompozitin her katmanının gerilme mukavemetindeki artış seviyeleri, başlangıç metallerine kıyasla sertliğe benzerdi. SPT sonuçları, döngü sayısı arttıkça numunenin kayma mukavemetinde iyileşme olduğunu gösterdi; üç döngüden sonra yaklaşık 440MPa'lık bir maksimum kesme mukavemetine ulaşıldı. Alüminyum-IF çelik kompozitin ikinci kısmı için, mikro yapı gözlemi, uzun yaşlanmanın, üç döngülü bir ARBed numunesinde ortalama tane boyutunda kısmi kabalaşma sağladığını ortaya çıkardı. Ayrıca, tek tek katmanlarda toparlanma ile birlikte çökelme sertleşmesinin meydana gelmesi nedeniyle, yaşlanma sonrasında çekme dayanımını kaybetmeden süneklik geri kazanılmıştır. 150°C'de 24 saat yaşlandırmanın ardından sırasıyla yaklaşık 420MPa ve %18'lik maksimum nihai çekme mukavemeti (UTS) ve süneklik elde edildi. SPT sonuçları, çekme testiyle benzer bir tepki gösterdi ve en yüksek yaşlandırma koşulunda maksimum kayma mukavemetine 270MPa'ya kadar ulaşıldı. Titanyum-IF çelik kompozit durumunda ARB süreci, ANSYS çalışma tezgahı aracılığıyla sonlu elemanlar analizi kullanılarak modellendi. Etkin plastik şekil değiştirme ve etkin gerilim (von-Mises), ARBed numunelerinin kalınlığı aracılığıyla hesaplandı. Deneysel bulgular ile sayısal simülasyonlar arasında yakın bir uyum gözlendi. Aşırı plastik deformasyon (APD) yöntemleri, benzer ve farklı metal kompozitlerin parçalarında büyük dikkat gösterilmemiştir. Birikmeli hadde yapıştırması (ARB), yüksek dayanımlı, ince iç yapılı ve çok katmanlı metal matrisli kompozitler (MMC) dökümü için kullanılan APD tekniklerinden biridir. Mevcut çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Ana kısmı, titanyum ve alüminyum alaşımı (Al2024) ile ara tabakalı arayer atomsuz (IF) çelik arasındaki farklı yöntemlerin üretim üzerinedir. İkinci kısım ise ARB sonrasında ısıl işlemin Al2024 ve IF çelik kompozit üzerindeki kesitleri inceler. İşlenik kompozitlerin mikroyapı analizleri optik mikroskop (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile; mekanik özellikler ise yapılan mekanik testler ile belirlenir. Yüzey ve malzeme özellikleri mikrosertlik, tek eksenli çekme ve kayma zımba testi (SPT) ile analiz edildi. Son olarak, deney sonuçları dijital analiz yöntemi kullanılarak doğrulanmıştır. Titanyum-IF çelik kompozitlerde, her haddeleme tartışmasından sonra optik mikroskop ünitesi ile tabakalama ve tanelerin azalma süreçleri saptandı. İşlenik kompozitin bazı katmanlarında üçüncü (son) ARB sorunundan sonra boyun verme gözlemlendi. Bu durum, katmanların bir araya gelerek daha güçlü bileşimler oluşturduğunu gösterir. Kırılma yüzeylerinden alınan SEM görüntüleri yüksek gerinim uygulanan haddeleme döngüleri ile tanımlanır, çözünürlüklerde son haddeleme konusuna kadar azalarak devam eden katman ayrılmasını ortaya çıkarır. ARB döngülerinin değerleri mikro sıcaklık seviyelerinde önemli bir iyileşme saptandı. ARB yapıları daha sonra titanyum ve IF çelik katmanları için sırasıyla 1.4 ve 2.6 kata kadar mikro darbe artışı gözlemlendi. 400°C'de haddelenmiş Ti/IF çelik kompozitinin çekme dayanımı, üç döngüden sonra 670MPa'yı aştı. APD süreçlerinde beklendiği üzere, üç ARB sunumundan sonra tüm süneklik %5'in belgesi düşürülmüştür. SPT sonuçları, artan döngü sayıları ile numunenin kesme dayanımının arttığını gösterdi ve üç döngüden sonra yaklaşık 440MPa'lık bir maksimum kesme dayanımı elde edildi. İkinci bölümde yapılan mikroyapısal inceleme uzun sürenin, üç döngülü ARB işleminde numune iç yapısındaki tanecik yöntemiyle geniş kapsamlı yol açtığı belirlendi. Ayrıca uygulanan yaşlandırma sonrasında çökelti sertleşmesi sayesinde malzemenin çekme mukavvemetini kaybetmeden süneklik görüldüğü gözlemlenmiştir. 150°C'de 24 saat yaşlandırmanın ardından maksimum çekme dayanımı (UTS) yaklaşık 420MPa listelendi ve %18 süneklik elde edildi. Aynı şartlarda maksimum kesme dayanımı 270MPa'ya kadar yükseldi. ARB prosesi sonlu eleman analizi temelinde Ansys Workbench modelilendi. Efektif plastik gerinim ve gertime (von-Mises) değerlerinin ARB işlem numunelerinin dağılımına göre değişim hesaplanmıştır. Deneysel bulgular ve dijital analizlerin örtüştüğü gözlemlenmiştir.
