Theses supervised by Prof. Dr. Şükrü Talaş
16 theses · Afyon Kocatepe University
FeNiMnCrCoTi0,1 yüksek entropili alaşımının mekanik ve fiziksel özelliklerine B ve Mo ilavesinin etkilerinin incelenmesi
Yüksek entropi alaşımlar (YEA), yüksek mukavemet, sertlik, aşınma direnci, korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklarda çalışma yeteneği gibi özelliklere sahip olmaları nedeniyle savunma, havacılık ve uzay endüstrilerinde kullanım potansiyeline sahip alaşımlardır. Bu nedenle, bu çalışmada, koruyucu gaz atmosferi altında ark ergitme tekniği ile ters vakum sistemi kullanılarak FeNiMnCrCoTi0,1BX (mol oranındaki x değerleri, x= 0-1) ve FeNiMnCrCoTi0,1MoX (mol oranındaki x değerleri, x= 0-0,5) yüksek entropi alaşımları üretildi. Bu çalışmada B ve Mo ilavesinin mikroyapıda oluşturduğu değişiklikler taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile incelendi ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile analiz edilerek yarı kantitatif değerler ile stokiyometrik olarak değerlendirildi. B ilavesi arttıkça mikroyapıda iğnemsi yapıların sayısının azaldığı yalnız boyutlarının büyüdüğü gözlemlenmiştir. Mo ilavesinde ise B ilavesine göre mikroyapıda dendritik bir yapı görülmektedir. Üretilen YEA'ların kristal yapıları X-ışını kırınımı (XRD) analizi ile belirlendi. Bu analizle birlikte hem B katkılı çalışmada hem de Mo katkılı çalışmada yüzey merkezli kübik (YMK) kristal yapının mevcut olduğu gözlemlendi. Üretilen YEA'ların B ve Mo ilavesiyle değişen mekanik özelliklerini belirlemek için mikrosertlik ve basma testleri yapıldı. Hem FeNiMnCrCoTi0,1BX yüksek entropili alaşımlarının hem de FeNiMnCrCoTi0,1MoX yüksek entropili alaşımlarının sertliklerinin katkı miktarları arttıkça arttığı gözlemlenmiştir. Elde edilen en yüksek mikrosertlik, FeNiMnCrCoTi0,1B alaşımında 593,8 HV ve FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,3 260,8 HV olarak belirlenmiştir. Basma testinde de her iki çalışmada da katkı miktarı arttıkça akmak gerilmesi artmıştır. En yüksek akma gerilmesi FeNiMnCrCoTi0,1B alaşımında 1329 MPa ve FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,5 467 MPa olarak belirlenmiştir. Üretilen YEA'ların B ve Mo ilavesiyle değişen manyetik özelliklerinin tespiti, Titreşen Örnek Magnetometresi (VSM) cihazıyla gerçekleştirilmiştir. Son olarak elektriksel özelliklerinin tespiti için LCR metre kullanılarak alaşımların dirençleri ölçülmüş, öz direnç ve iletkenlikleri hesaplanmıştır.
Çelik esaslı kaynakların mekanik özelliklerinin yapay sinir ağları ile tahmini
Kaynaklı yapılar makine bina gemi gibi karmaşık sistemlerin bir araya getirilmesinde sıklıkla kullanılan endüstriyel bir yöntemdir. Kaynak metalini oluşturan elementler kaynağın mekanik özelliğini belirlerken bu etkiyi kaynak metalinin mikroyapısını değiştirerek gerçekleştirmektedir. Sinir ağları ile analiz birçok alanda rahatlıkla kullanılabilen gerek verim artışı ve gerekse iyi bir analiz yapmak için kullanılan oldukça yeni bir metodolojidir. Kaynak metal özelliklerinin sinir ağlarını kullanarak yapısal ve alaşım elementleri arasındaki ilişkilerini incelemek sinir ağları vasıtasıyla analiz etmek bu çalışmanın temel amacıdır. Bu araştırmada, Lavenberg-Marquardt algoritması (LM) kullanarak kaynak metalindeki fiziksel özellikleri yapay sinir ağları ile tahminini gerçekleştirmektedir. LM algoritması, yapay sinir ağlarının eğitim sürecinde kullanılan bir optimizasyon algoritması olup, bir tahmin fonksiyonu ile gerçek veri arasındaki farkı azaltmayı amaçlar. Geleneksel yöntemlerin zaman alıcı ve maliyetli olması nedeniyle, yapay zekâ tekniğiyle fiziksel özelliklerin hızlı ve doğru bir şekilde yapılması, endüstriyel üretim süreçlerinde zaman, maliyet ve işçilik açısından önemli bir avantaj sağlamaktadır. Araştırmanın başarı oranları asiküler ferrit için %93,135 sertlik için %95,923 akma noktası için %94,17 maksimum çekme mukavemeti için %96,324 olarak bulunmuştur.
Elektrot ark kaynağı ile birleştirilen akımsız nikel bor kaplanmış çeliklerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu araştırmada, endüstriyel uygulamaların birçok alanında yaygın olarak kullanılan St37 ve St52 çeliklerine akımsız nikel – bor (Ni-B) kaplama yöntemi uygulanmış ve yüzey kaplama işlemi yapıldıktan sonra da farklı kaynak amper değerlerinde bazik ve rutil elektrotlarla kaynak işlemi yapılmıştır. Bilimsel deneylerle elde edilen mekanik özellikleri ve içyapının morfolojik değişimleri kaplamasız St37 ve St52 çeliklerine uygulanan aynı işlemler sonucundaki verilerle karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla; 100x50x5 mm boyutlarında yirmi dörder adet St37 ve St52 çeliklerinin on ikişer adetleri akımsız nikel bor kaplama yöntemiyle kaplanmıştır. Sonrasında TS EN ISO 2560-A sınıfında yer alan bazik ve rutil olmak üzere 2 çeşit elektrot kullanılarak bazik elektrotta 100A – 120A – 145A ve rutil elektrotta 90A – 110A – 140A kaynak amperlerinde aynı cins çelikler birbiriyle kaynak ağzı açılmadan alın alına gelecek şekilde elektrik ark kaynağı yapılmıştır. Kaynaklı Ni-B kaplı malzemelerin mikrosertlikleri, mikroyapıları, XRD ve çekme testi sonuçları alınarak kaplamasız normal kaynaklı malzemelerin sonuçları ile karşılaştırılıp değerlendirilmesi yapılmıştır.
Yüksek kromlu soğuk iş takım çeliklerinin ısıl işlemi ve mekanik özellikleri(x210cr12)
Bu tez çalışmasında, X210Cr12 soğuk iş takım çeliğinin farklı ısıl işlem parametreleri altında mekanik özellikleri ve mikro yapısal değişimleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında, hızlı yağda, durgun yağda ve fırında soğutma gibi farklı soğutma yöntemleri uygulanmış ve bu süreçlerin sertlik, mikroyapı ve karbür oluşumları üzerindeki etkileri deneysel olarak değerlendirilmiştir. Özellikle mikrosertlik analizleri, soğuma hızının malzeme üzerindeki etkisini vurgulamış ve en yüksek sertlik değerlerinin yağda soğutma ile elde edildiği görülmüştür. XRD analizleri, Cr3C2 ve Cr7C3 gibi farklı karbür türlerinin oluşumunu göstermiştir. Sonuç olarak, ısıl işlem parametrelerinin malzeme özelliklerini optimize etmekte kritik bir rol oynadığı ve bu bağlamda, X210Cr12 çeliğinin endüstriyel kullanımını artırabilecek potansiyel iyileştirmeler sağladığı tespit edilmiştir.
Nikel esaslı metal matrisli kompozit kaplama elektrodlarının karakterizasyonu
Yüksek sıcaklık performası yüksek olan malzemelerin geliştirilmesi ve uygulama alanlarının artırılması konusunda araştırma yapılan çalışmaların sayısı gün geçtikce artmaktadır. Bu çalışmalar özellikle servis ömürlerini uzatma, daha düşük yoğunlukta malzeme eldesi, yüksek korozyon direnci, yüksek statik ve dinamik mukavemet, aşınmaya dayanıklı yüksek yüzey sertliği ve ekonomik üretim yöntemleri üzerinde yoğunlaşmaktadır. Hedeflenen malzeme için yapılan araştırma ve geliştirme çalışması daha ziyade ileri teknoloji malzemeleri olarak bilinen kompozit malzeme ve intermetalik malzemelerin üretimi yönünde hız kazanmaktadır. Bu araştırmada, Ni esaslı bir alüminit olan NiAl (B2) alüminitin yanında TiC veya TiB2 ile takviye edilerek de üretimi yapılmış ve değişik analitik tekniklerle karakterizasyonu yapılmıştır. Ni ve Al elemental tozları TiC ve TiB2 tozları ile karıştırılıp sıkıştırılmış ve daha sonra ise ark ergitme ile ergitilmiştir. Toz karışımındaki TiC ve TiB2 oranları, (ağ) % 0.5, 1, 2, 4 ve 8 dir ve gerikalan ise Ni ve Al tozlarıdır. Ergitildikten sonra vakum döküm ile çubuk halinde elde edilen numuneler, değişik kalınlıkta dilimlenmiş ve metalografik incelemeye hazır hale getirilmiştir. Üretilen numunelerin faz türleri, içyapıları ve sertlikleri tespit edebilmek için X ışınları Kırınım yöntemi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Optik Mikroskop (OM) ve mikrosertlik ölçüm teknikleri kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar, bütün numunelerin tekfazlı matrisden oluştuğu ve TiC/TiB2 partiküllerinin çoğu durumda çözünmeden yapı içerisinde kaldığını göstermiştir. Sertlik değerleri artan ikinci faz partikül miktarına uygun olarak değişiklik göstermektedir. Her iki ilavenin sertlikte ki etkisi benzer sonuçlar oluşturmakla beraber mikroyapıları, TiC takviyeli numunelerde küresel şekili iken TiB2 takviyeli numunelerde ise çubuksu şekilde ikinci faz yapısı ile sonuçlanmıştır. Isıl işlem uygulanmış numunelerde ise mikroyapısal ve fiziksel özelliklerde ciddi düşüşler görülmüştür.
Titanyum alaşımlarının ESD ile sert faz kaplanması ve karakterizasyonu
Yüzey modifikasyonu, ısıl işlemin ardından yapılan en önemli endüstriyel işlemlerden birisidir. Nikel kaplama, galvanizleme gibi işlemler sıklıkla yapılırken malzemenin mekanik ve aşınma direncine etkisi sınırlı kalmaktadır. Buna karşın ESD yani elektro kıvılcım biriktirme ile kaplama daha iyi bir performans sağlamaktadır. Bu çalışmada amaç, ESD (elektro kıvılcım biriktirme) yöntemi ile TiC+TiB2 içeren elektrotla sert faz kaplanmış Titanyum alaşımı malzemelerin, Aşınma dayanımlarının ve mikro sertliklerinin test edilmesi, kaplama yapılan bölgeden kesit alınıp optik mikroskopta mikro görüntüleri çekilerek kaplama kalınlıklarının ölçülmesi ve karakterize edilmesinden oluşmaktadır. Titanyum alaşımlarının kullanım yerleri genellikle havacılık endüstrisinde yoğunlaşmıştır ve kendine iyi bir yer edinmiştir. Aşınmaya ve korozyona dirençli malzeme ile kaplanmış plakaların aşınma dayanımlarının arttırılabilmesi, endüstriyel olarak maliyetin azaltılması bakımından önemlidir. Bu nedenle, endüstriyel uygulaması oldukça yüksek bir araştırma olması için titanyum esaslı bir malzemenin yüzeyine sert faz kaplanması yapılmıştır.
CFRP kompozit malzemelerin elektriksel ve termal davranışlarının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, çok duvarlı karbon nanotüp takviyesinin tek doğrultulu karbon elyaf takviyeli plastik (CFRP) bir malzeme olan T800/M21 karbon fiber/epoksi kompozit malzemesinin elektriksel ve termal özellikleri üzerine etkisi deneysel ve nümerik olarak araştırılmıştır. Karbon nanotüp ilavesiz ve ilaveli kompozit malzemelerin fiber doğrultusunda, fibere dik doğrultuda ve kalınlık doğrultusunda elektriksel iletkenlikleri ölçülmüş, malzemenin elektriksel iletkenliğindeki değişim incelenmiştir. Karbon nanotüp ilavesinin elektriksel iletkenliği tüm doğrultularda arttırdığı görülmüştür. Kompozit malzemelerin termal davranışlarının araştırılması için numunelere; DSC (Differential scanning calorimetry) ve TG (Thermogravimetric analysis) analizleri uygulanmıştır. Daha sonra numunelerin termal iletkenliği, spesifik ısıları ve termal genleşme katsayıları da belirlenerek karbon nanotüp takviyesiz ve takviyeli tüm numuneler için detaylı bir termal analiz çalışması yapılmıştır. Bulunan sonuçlarda takviyenin termal özelliklere olumlu ve olumsuz etkileri görülmüştür. Son olarak Abaqus 6.14 sonlu elemanlar analiz programı ile, T800/M21 karbon fiber/epoksi kompozit malzemesinin elektiriksel ve termal iletkenlikleri üzerine çalışmalar yapılarak çeşitli modeller önerilmiştir.
ESD ile sert faz kaplanmış titanyum alaşımlarının ve çeliklerin lazer ile işlenmesi ve karakterizasyonu
Yüzey modifikasyonu, ısıl işlemin ardından yapılan en önemli endüstriyel operasyonlarından birisidir. Galvanizleme, nikel kaplama gibi işlemler sıklıkla yapılırken malzemenin mekanik ve aşınma direncine etkisi sınırlı kalmaktadır. Buna karşın ESD ( elektro kıvılcım yığma ) yani elektro kıvılcım ile kaplama daha iyi bir performans sunmaktadır. Bu araştırmanın amacı, ESD yöntemi ile değişik oranlarda TiC ve TiB2 içeren elektrotlarla sert faz kaplanmış çelik ve Ti alaşımı malzemelerin, LAZER kullanılarak işlenme veya kesme kapasitesinin ve bu işlemin sonucunda oluşacak olan yapının karakterize edilmesinden oluşmaktadır. Şerit haldeki alaşımlı çeliklerden yapılmış kesiciler, özellikle bi-metal şerit testereler, metal kesme endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Kesici ağızların zamanla aşınmasını önlemek amacıyla kesici ağızları alaşımlandırılabilir ve servis ömürleri de uzatılabilir. Ti alaşımlarının kullanım yerleri genellikle havacılık endüstrisinde yoğunlaşmıştır ve kendine iyi bir yer edinmiştir. Aşınmaya ve korozyona dirençli malzeme ile kaplanmış plakaların LAZER ile işlenebilirliği, endüstriyel olarak maliyetin azaltılması bakımından ve aynı zamanda kesme işlemi sırasında ne tür reaksiyonların ortaya çıktığını görmek açısından önemlidir. Bu nedenle, endüstriyel uygulaması oldukça yüksek bir araştırma olması için hem demir esaslı ve hemde demir dışı bir malzeminin kaplanması gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında, Ti alaşımları da, yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılmakta ancak yüzeylerinde oluşturulan kaplama tabakası endüstriyel uygulamalara her zaman yeterince cevap verememektedir. ESD ile kaplanacak olan Ti alaşımlarının yüzeylerinin LAZER işleme sırasındaki performansları, yaygın bir etki bırakması açısından önemli olacağı düşünülmektedir.
UNS S 31803 dubleks paslanmaz çeliğin tungsten inert gaz ve örtülü elektrod ark kaynak yöntemleri ile kaynaklanabilirliği ve mekaniksel özelliklerinin araştırılması
Bu araştırmada, UNS S31803 dubleks paslanmaz çeliklerin tungsten inert gaz ve örtülü elektrod ark kaynak yöntemleri beraber kullanıldığı zaman kaynağında oluşabilecek farklı ısı girdileri sebebi ile oluşabilecek fazlar ve metaller arası bileşiklerin kaynaklı bağlantının mekanik ve korozyon davranışlarına etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla; 21,44x323,9x250 mm boyutlarında UNS S31803 dubleks paslanmaz çelik boru ER2209 ilave dolgu teli kullanılarak TİG kaynağı ve E2209-15 örtülü elektrodu ile örtülü elektrod ark kaynağı ile birleştirilmiştir. Koruyucu gaz ve kök koruma gazı olarak saf argon gazı kullanılmıştır. Mikroyapısal incelemeler, manyetik delta ferrit, mekanik testler ile korozyon (ağırlık kaybı) testleri PTS ve ASME standartları temel alınarak; bu standartların yönlendirdiği standartlara göre uygulanmıştır.
Nanokarbon katkılı düşük sıcaklık lehimlerinin karakterizasyonu
daha sonra doldurulacaktır
Punta kaynak keplerinin Fe ve Ni esaslı intermetaliklerle esd kullanılarak kaplanması
Bu araştırmada, endüstride yaygın olarak kullanılan ticari 20 G tip bakır punta kaynak keplerinin, Fe ve Ni esaslı Fe3Al, FeAl, Ni3Al, NiAl intermetalik malzemeler kullanılarak Elektro Spark Biriktirme yöntemiyle kaplamaları yapılmış ve uygulama kabiliyetleri açısından normal kepler ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. Kaplama sırasında cihazın hız ve frekans değişkenleri sabit tutularak, elektrik gerilimi her kaplayıcı malzeme için 3 farklı güçte gerçekleştirilmiştir ve 12 farklı kaplama karakteri oluşturulmuştur. Yapılan ESD kaplama işleminin ardından her bir kep ile aynı parametrelerde olmak üzere art arda 50 punta kaynak işlemi uygulanmıştır. Belirli işlem sıralarından seçilen punta kaynak numunelerine çeşitli testler gerçekleştirilmiş ve kaynak kabiliyetleri karşılaştırılmıştır. Kaynak işlemlerinin ardından kep uçlarının deformasyonları gözlemlenerek uygulama ömürleri incelenmiştir. İncelemeler neticesinde, Ni bazlı intermetalik malzemeler ile kaplanması gerçekleştirilen keplerle uygulanan punta kaynaklarının diğer punta kaynaklara göre daha iyi sonuç verdiği anlaşılmış, kaplama voltajı arttıkça hem kaynak hem de kep ucu deformasyonlarının arttığı gözlemlenmiştir.
ESD tekniği ile değişik alaşım ve elementlerle kaplanmış çelik levhaların balistik performanslarının incelenmesi
Daha sonra doldurulacaktır.
Titanyum katkılı iş makinaları tırnaklarının mikroyapısal ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Madenler farklı bölgelerde ve farklı yapıdadırlar. Yaygın olarak bulunan bu işletmelerde temel avantajları sırlamak gerekirse: İşletme emniyeti: Delik delme, patlatma, kazma ve yükleme işlemleri açık sahada ve düz zeminde yapıldığından kullanılan makineler daha verimli ve emniyetli çalışırlar. Büyük kapasiteli iş makinelerinin kullanılması ile işletme maliyetleri düşer. Yüksek verim elde edilir. Makine boyutlarının doğru seçilmesi ile hava koşullarından etkilenmeden planlanan üretim yapılabilir. Üretim amacıyla kullanılan bu makinalardaki uçların aşınması ciddi bir problem olmaktadır ve sıklıkla değiştirmek gerekmektedir. Gerek maliyet açısından ve gerekse zaman açısından kazanım amacıyla bu uçların hem darbe ve hem de sürekli aşınma şartlarında dayanması gerekmektedir. MOTUS A.Ş. tarafından dökülen kazıcı uçların yeni bir bileşimi geliştirilmiş ve bu uçların mikroyapısal karakterizasyonu yapılacaktır. Değişik ısıl işlem rejimi ile beraber elde edilecek olan sertlikler ve aşınma direncine göre yeni öneriler getirilecektir.aktır.
Elektro kıvılcım yöntemi ile yapılan balistik amaçlı kaplamaların test edilmesi ve karakterizasyonu
Endüstride birçok alanda mekanik ve konstrüksiyon amaçlı kullanılan çelik malzemeler yüzeylerine yapılan kaplamalar ile malzeme yüksek korozyon ve aşınma dirençleri sergileyebilmektedir. Bu çalışmada A ISI 1008 çeliği altlık numuneleri yüzeyine Electro-Spark Deposition (ESD) yöntemiyle Tungsten(W), Tungstenkarbür (WC) ve Alaşımlı Çelik elektrotlarla farklı volt ve frekanslarda kaplama gerçekleştirilmiştir. ESD yöntemi, metalik malzemelerin yüzeylerine yaygın yöntemlerin yanı sıra daha iyi bir bağ yapan ve iyi bir yapışma sağlayan elektrik akımlarının meydana getirdiği plazma sayesinde yüzeyde metal biriktirmesini sağlayan küçük bir ark kaynak yöntemidir. Bu çalışmada çelik numuneler Tungsten(W), Tungstenkarbür(WC) ve Alaşımlı Çelik elektrotlarla kaplanmış, numunelerin kaplama öncesi ve kaplama sonrası sertlikleri ve kaplama tabaka kalınlıkları irdelenerek mevcut kaplamalar balistik amacıyla incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda alaşmlı çelik elektrot ile kaplamada ana malzemenin yaklaşık iki katı, tungsten elektrot ile kaplamada ana malzemenin yaklaşık üç katı ve tungsten karbür elektrot ile kaplamada ana malzemenin yaklaşık beş katı sertlik elde edilmiştir.
Bor karbür katkılı toz karışımının çeliklerin bor kaplanmasında kullanılması ve karakterizasyonu
Bor ve bor kaplamalar üstün özellikleri dolayısıyla endüstride geniş kullanım alanına sahiptir. Borlama; metalik malzeme yüzeyinin mekanik özelliklerini iyileştirmek amacıyla yapılan termokimyasal bir yüzey modifikasyon metodudur. Borlama yüzey işlemi genellikle 700-1050 ºC ve 1-12 saat sürelerde uygulanır. Borlama işlemi katı, sıvı ve gaz ortamında uygulanabilir. Bor kaynağı olarak amorf bor, bor karbür, susuz boraks, tabakanın düzenli büyümesini sağlayan aktivatör KBF4, işlem sıcaklığında oksijeni tutarak redükleyici bir ortam oluşturan ve ortamdaki malzemelerin ana malzemeye yapışmasını önleyen dolgu malzemesi ve deoksidanlardan (SiC vb.) oluşan karışımlar kullanılır. Bu karışımlar çoğu zaman ticari bir sır olarak ilgili firma tarafından yayınlanmaz ve kullanımı bazı durumlarda sınırlandırılır. Bu çalışmada AISI 1040 çeliğinden imal edilmiş olan Ø10x6 mm boyutlarında işlenmiş numuneler, 900 °C sıcaklıkta, 2 saat süre de kuyu tipi fırında katı borlama işlemine tabii tutulmuştur. Bor kaynağı olarak BOREN bünyesince farklı kombinasyonlarla oluşturulmuş katkılı B4C (bor karbür) tozları kullanılarak borlama işlemi yapılmıştır. Borlama yüzey işlemi tamamlanan numuneler metalografik etüt için hazırlanmıştır. Numunelerin yüzeyinde oluşan borür tabakalarındaki değişimlerin tesbiti amacıyla XRD analizi yapılmış, Optik Mikroskop'ta iç yapılarına, tabaka kalınlıklarına bakılmış ve SEM cihazı ile tabaka morfolojisi incelenmiştir. Ardından numunelerin sertlik değerleri ölçülmüş ve aşınma dirençlerine bakılmıştır. Katkılı bor tozlarıyla yapılan analizler sonucunda, incelenen çeliğin yüzeyinde bor fazlarının oluştuğu tespit edilmiştir. Oluşan fazların kaplama kabiliyeti, referans olarak aldığımız Ticari Ekabor II tozuyla yapılan borlama işleminden elde edilen sonuçlara yakın olduğu tesbit edilmiştir.
İyileştirilmiş sürekli tel aşındırma performansı için MIG-MAG kaynak kontak yolluklarında CU-W-X(Ti ve Ni) alaşımının kullanımı
daha sonra doldurulacaktır