Titanyum sac malzemelerin sıcak şekillendirilmesi prosesinin incelenmesi ve uygun proses parametrelerinin belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Met.ve Malzeme Müh.Böl., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MURAT MERT UZ
Danışman: Afife Binnaz Hazar
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek korozyon direnci gibi özellikleri sebebiyle havacılıkta titanyuma olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Titanyum alaşımları özelinde hem α hem de β fazının avantajlarını içeren Ti-6Al-4V ön plana çıkmaktadır. Ti-6Al-4V'nin oda sıcaklığındaki şekillendirilebilirliğinin düşük olması, araştırmacıları sıcak şekillendirme proseslerine yönlendirmiştir. Bu doktora tez çalışmasında; Ti-6Al-4V alaşımının yüksek sıcaklıklardaki şekillendirilebilirliği incelenmiş ve sıcak pres şekillendirme yönteminde uygun proses parametreleri belirlenmiştir. Matematiksel modelleme üç farklı yaklaşımla gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar analizi ile şekillendirme çalışmalarına rehberlik sağlanmıştır. Tez çalışmasının birinci bölümünde Ti-6Al-4V malzemelere 700°C, 750°C ve 800°C'de farklı gerinim oranlarında çekme testleri uygulanmıştır. 700°C ve üzeri sıcaklıklarda, 0,001 s-1 gerinim oranında baskın sünek davranış gözlemlenmiştir. Sıcaklığın artması ve gerinim oranının azalması mekanik mukavemeti düşürmüştür. 800°C'de %17,32 oranındaki β fazının %31,02'ye ulaştığı ve α tane boyutunun sıcaklıkla büyüdüğü gösterilmiştir. Kırılma yüzeylerinde çukurların ve boşlukların varlığı ve azalan kırılma yüzey alanı, artan sünekliğin bir göstergesidir. İkinci bölümde mekanik davranışın modellenmesinde Modifiye Johnson-Cook modeline ek olarak genişletilmiş Ludwik denklemi ve Arrhenius-tipi modelin kullanılması önerilmiştir. Korelasyon katsayısı (R) ve ortalama mutlak bağıl hata (AARE) sonuçlarına göre, Genişletilmiş Ludwik modelinin çalışılan şekillendirme sıcaklık aralığında güvenilir bir yaklaşım olduğu ortaya konulmuştur. Üçüncü bölümde Ti-6Al-4V'nin sıcak şekillendirme prosesi için sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiş ve özellikle 700°C sıcaklıktaki örneklerin uygun geometrilerde olduğu görülmüştür. Çalışmamızın dördüncü bölümünde ise bir havacılık yapısal parçasının sıcak şekillendirme işlemi 700°C ve 800°C sıcaklıklarda farklı hızlarda, farklı pres tonajlarında ve bekletme sürelerinde test edilmiştir. 150 ton kuvvetle oluşturulan ve 10 dk kuvvet altında bekletilen numunelerin uygun geometride olduğu görülmüştür. 700°C'de çalışmalarda parça üzerinde herhangi bir problem görülmezken, XRD analizleri ve mikrosertlik testlerinde 800°C'deki numunelerin yüzeylerinde oksit tabaka tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar analizi sonuçlarının %94 oranında doğruluğa sahip olduğu ortaya konulmuştur.