Eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş Ti-6Al-4V alaşımının yüksek gerinme hızlarındaki davranışının deneysel ve sayısal yöntemler ile incelenmesi

Bu tez çalışmasında, Lazerle Toz Yatağında Füzyon yöntemiyle üretilmiş Ti-6Al-4V alaşımı, toz karakterizasyonu, ısıl işlem sonrası mikroyapı ve mekanik özellikleri, yüksek gerinim hızı altındaki deformasyonu ve Johnson-Cook malzeme modelinin mikroyapı parametreleriyle ilişkilendirilmesi olmak üzere dört ana başlık altında incelenmiştir. İlk aşamada, orijinal, geri kazanılmış ve sıçrantı olmak üzere üç farklı Ti-6Al-4V toz türü morfolojik, mikroyapısal ve kimyasal olarak analiz edilmiştir. Morfolojik olarak sıçrantı toz haricinde orijinal ve geri kazanılmış tozların kullanıma uygun olduğu belirlenmiştir. Mikroyapıda ise tüm toz türlerinde α′ martenzit fazının olduğu, faz kalınlığının 0.2 ile 0.27 µm, dislokasyon yoğunluğunun ise 1.72 ile 9.38 × 1015 m-2 arasında değiştiği belirlenmiştir. İkinci aşamada, Lazerle Toz Yatağında Füzyon yöntemiyle üretilen Ti-6Al-4V numuneleri 725-950 °C aralığında 2 saat süre ile tavlanmış ve üretim sonrası mikroyapıda ultra ince α fazı, tavlama sonrası ise α+β fazları gözlenmiştir. Tavlama ile α faz kalınlığı 0.32 µm'den 1.09 µm'ye, β faz oranı ise %17'ye çıkmıştır. Dislokasyon yoğunluğu üretim sonrası 3.94×1014 m-2 olarak ölçülmüş, ısıl işlemle önce azalmış (800 °C'de 2.08×1014 m-2), ardından 950 °C'de tekrar artmıştır (3.20×1014 m-2). Tavlama sonrasında süneklik genel olarak artsa da, 875 ve 950 °C'de elde edilen sınırlı artış, α fazının kalınlaşması ve β faz miktarının artmasına bağlanmıştır. Üçüncü aşamada, Split-Hopkinson Basınç Çubuğu sistemi ile 400-1000 s⁻¹ gerinim hızlarında dinamik basma testleri yapılmıştır. Lazerle Toz Yatağında Füzyon yöntemiyle ile üretilen ve ultra ince α fazı içeren numune 1000 s⁻¹'de kırılmış, tavlanmış numuneler ise kırılmamıştır. Bunun nedeni, ultra ince α fazının dislokasyon hareketini ve deformasyonu kısıtlamasıdır. Yüksek gerinme hızı etkisiyle üretim sonrası numunelerde α faz kalınlığında %11 seviyesinde incelme gözlenmiştir. Isıl işlemli α+β mikroyapısındaki numunelerde ise gerinim sertleşmesi α fazının kalınlığını azaltırken, ısıl yumuşama bu azalmanın daha sınırlı kalmasına neden olmuştur. Dördüncü aşamada, deneysel verilerle Johnson-Cook malzeme modeli için A, B, n, C ve m parametreleri belirlenmiş, elde edilen parametrelerle LS-Dyna yazılımında Split-Hopkinson Basınç Çubuğu testleri simüle edilmiştir. Simülasyon ve deneysel veriler arasında yüksek doğrulukta (R² = 0.812 – 0.929) uyum elde edilmiştir. Ayrıca α faz kalınlığı, c/a oranı, faz miktarı ve dislokasyon yoğunluğu gibi mikroyapı verileri ile Johnson-Cook malzeme parametreleri arasında korelasyon matrisi oluşturulmuştur. Bu ilişki sayesinde ampirik regresyon denklemleri geliştirilmiş ve Johnson-Cook malzeme parametrelerinin mikroyapı verileri ile tahmin edilebileceği gösterilmiştir.