LEE- Malzeme Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19379

Gözat

Yazar "Baydoğan, Murat" ile LEE- Malzeme Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerde küreselleştirme ısıl işleminin optimizasyonu ve hassas kesme işlemine etkisi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Kütmen, Akın ; Baydoğan, Murat ; 714495 ; Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
    AISI 4140 is a tempered steel with high strength and ductility, which can be hardened as a result of heat treatment applications. Due to its structural features, it finds a wide place in the machinery manufacturing, automotive, defense and aerospace industries. AISI 6150 steel grade is spring steel used in the machinery manufacturing industry, especially in the automotive industry, due to its features such as high wear resistance, strength and impact toughness. AISI 1045 and AISI 1070 steel grades are in the group of medium and high carbon spring steels that do not contain alloying elements. Due to their high strength and hardness properties, as well as their low cost, their use in similar sectors has become widespread over time. The heat treatment capabilities of these materials are frequently used during the production of parts for the automotive sector, which is among the common areas of use of the steel grades used in the study. The complexity of the part geometry, which is especially needed in the automotive industry, causes a decrease in product quality. These high strength and brittle structures of steels play a restrictive role in the shaping of parts. Other parameters that affect the result of the sheet metal forming process are the die geometry and the pressing process. With the development of today's technology in the machinery manufacturing sector, the traditional cutting processes have started to be replaced by the fine blanking process for the production of parts with high surface quality and dimensional accuracy. Due to the fact that the molds and hydraulic presses used in the fine blanking process create systems that operate with very low tolerances and high precision, very high efficiency can be achieved. For this reason, various heat treatment methods have been developed to improve material properties in order to increase product quality. After the traditional cutting process, fracture surface and shear surface are observed in the edge morphology of the piece. Fracture area has a rough structure because of formed as a result of tearing. It is known that the mechanical performance of the material decreases because these indentations and protrusions in the rough structure. Material tearing is affected by die design, punch geometry, cutting speed, and material microstructure. Preferred the fine blanking process, it is aimed to obtain an edge morphology with the entire sheared surface. After this cutting, in which burr, tearing, roll over and fracture penetration is minimal, the surface of the piece is formed higher quality. In order to increase the formability of the materials, it is necessary to increase the ductility and decrease the brittleness.
  • Öge
    Investigation of the microstructural and mechanical properties of Al/TiB2 composites produced by cold spray additive manufacturing
    (Graduate School, 2022-06-22) Mert İlhami, Nergiz ; Baydoğan, Murat ; 506181437 ; Materials Engineering
    In recent years, advanced technology materials are of great interest. One of these materials, Titanium diboride (TiB2), has a very important place with its features such as high hardness, high melting point, excellent wear and corrosion resistance. TiB2 production methods; carbothermic reduction, metallothermic reduction, powder metallurgy method, aerosal process and molten salt electrolysis. TiB2 Wear plates produced by these methods can be used as cutting tools, nozzles, gaskets, high temperature fittings. It is preferred in many industrial areas due to its high hardness. However, since it complicates its machinability in shaping, it pushes TiB2 to be used as a composite rather than being used alone. Aluminum shows soft, ductile and functional properties. For this reason, the use of aluminum and TiB2 as composite gives rise to many new areas of use in the industry. One of the newest methods of using these two materials as composites is the cold spray additive manufacturing method. In this method; Unlike other additive manufacturing methods, production can be made without the use of beam welding or resin, with the help of compressed air, without melting. In this study; Pure aluminum powder and pure TiB2 powder were first produced in different components by the cold spray additive manufacturing method. After applying the microstructure and mechanical tests to these produced samples, it was decided to proceed with the sample with 30% by weight TiB2 composition. This sample was heat treated at different temperatures to reduce the stresses that occur during cold spray additive manufacturing. Next; microstructure and mechanical properties were investigated. As a result of the study; It was observed that the hardness of the Al/TiB2 composite decreased with the increase of the heat treatment temperature, that is, it became more ductile and the wear resistance increased. However, with the increase of the heat treatment temperature from 300◦C, cracks and separations in the matrix phase, gaps occurred due to the different thermal expansion coefficients of the aluminum matrix and TiB2 reinforcement material.
  • Öge
    Soğuk sprey eklemeli imalat yöntemiyle üretilen ınconel 718 süperalaşımının yüzey özelliklerine kutu alüminyumlama işleminin etkisi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-11-08) Kahraman, Osman ; Baydoğan, Murat ; 506211410 ; Malzeme Mühendisliği
    Inconel 718, 650 C sıcaklığa kadar yüksek sıcaklık dayanımı sayesinde gaz türbin motorlarında geniş uygulama alanlarına sahip demir-nikel süperalaşımıdır. Alaşım geleneksel olarak dövme ve haddeleme yöntemleri ile üretilse de son yıllarda alternatif üretim yöntemleri uygulanmaktadır. Alternatif uygulamalardan biri aslen bir yüzey kaplama metodu olan soğuk sprey yöntemidir. Yüzey kaplama uygulamalarında kullanılan yönteme benzer olarak kaplama malzemesinin yüksek hızlarda ve düşük sıcaklıklarda püskürtülmesine dayanan yöntem, kütlesel parça üretilmesi için de kullanılmaktadır. Uygulama sıcaklığının düşük olması altlık malzemesinin başlangıç mikroyapısının korunması için önemli bir avantaj oluşturmaktadır. Sprey ile birikim sağlanarak püskürtülen katmanların üzerine yöntem uygulanmaya devam ettikçe yeni katmanlar oluşması sağlanır. Bu şekilde hedef parçanın ana gövdesi oluşana kadar birikim süreci tekrarlanır. Soğuk sprey yöntemi ergime ve sinterleme gibi adımları barındırmayan bir eklemeli imalat metodu olarak tanımlanmaktadır. Inconel 718 süperalaşımının üretildiği haldeki yüksek sıcaklık mekanik özellikleri ve oksidasyon direnci yüksek olsa da alaşıma uygulanan farklı yüzey kaplamaları sayesinde bu özelliklerin iyileştirilmesi ve servis ömrünün arttırılması mümkündür. Uygulanan kaplama yöntemlerinden biri kutu alüminyumlama yöntemidir. Bu yöntem katı hal difüzyon mekanizması sayesinde altlık malzemenin yüzeyinde çeşitli nikel – alüminid fazları oluşmasını sağlar. Bu çalışmada soğuk sprey yöntemi ile üretilmiş Inconel 718 süperalaşımının kutu alüminyumlama yöntemi kullanılarak kaplama uygulamasına uygunluğu incelenmiştir. Bu kapsamda 500 C, 550 C, 600 C, 650 C, 700 C olmak üzere 5 farklı sıcaklık parametresi için deneyler gerçekleştirilmiştir. Tüm sıcaklık parametreleri için deneyler 5 saat süreyle uygulanmıştır. Kaplama işlemi için çalışma sıcaklıklarının nispeten düşük belirlenmesi ile hem uygulama maliyetlerinin düşürülmesi hem de altlık malzemesinin mikroyapısının korunması hedeflenmiştir. Deneyler sonrasında kaplama ve altlık mikroyapıları optik mikroskop ile incelenmiştir. 700 C sıcaklık için yaklaşık 61 µm, 650 C sıcaklık için yaklaşık 30 µm, 600 C sıcaklık için yaklaşık 20 µm kaplama kalınlığı oluştuğu gözlenmiştir. Kaplama bölgesinde oluşan fazların belirlenmesi için XRD analizleri gerçekleştirilmiştir. Ek olarak kaplama bölgesinin morfolojisini incelemek için SEM – EDS analizleri gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    The effect of successive quenching and austempering heat treatments on the microstructure of a high silicon steel
    (Graduate School, 2024-11-08) Uğur, Şeyma ; Baydoğan, Murat ; 506201407 ; Materials Engineering
    Quenching and tempering are very common heat treatment methods for low- and high alloy steels that have sufficient carbon to achieve high strength. Austempering is an isothermal heat treatment utilized to produce bainite with various morphologies in the microstructure in order to obtain good toughness, high wear resistance, and less distortion. However, to obtain maximum benefit from this heat treatment, two important issues should be considered. The first one is the formation of carbides in microstructures, which can be suppressed using high-Si steels. The other is that the bainite transformation may take a very long time to complete, which needs to be accelerated by forming martensite in the microstructure before the bainite transformation. In this point of view, martensitic-bainitic duplex microstructures have the potential to offer a superior strength-toughness combination, as opposed to fully martensitic or fully lower bainitic microstructures. By increasing the nucleation sites at the martensite-austenite interface, the ensuing bainite transition may be sped up and improved mechanical characteristics can be achieved. This study was therefore undertaken to investigate the effect of different quenching temperatures below Ms, which form different volume fractions of martensite, on the bainite morphology developed during the subsequent austempering heat treatment and on hardness as a measure of the mechanical properties of the successively quenched and austempered steel. Quenching and austempering heat treatments were successively applied to high-Si steel in this study. For the quenching heat treatments, the Ms temperature was first determined to be 250 °C by using JMatPro software. Then the specimens were austenitized at 900 °C for 30 min and quenched in a salt bath at 180, 200, 220, and 240 °C (70, 50, 30, and 10 °C below the Ms temperature, respectively) to form different volume fractions of martensite in the microstructure. The quenched samples were then austempered at 280 °C for 2 hours. After the quenching and austempering heat treatments, it was seen that the microstructure was mainly composed of martensite and bainite. The volume fraction of martensite decreases and the volume fraction of bainite increases, which is accompanied by a decrease in hardness, with the increase in the quenching temperature. X-ray diffraction (XRD) analysis indicated that a small amount of retained austenite exists in the microstructure. Variation of the bainite morphology was also evaluated depending on the quenching temperature. In addition to hardness, tensile, impact and fatigue properties were also examined; The yield and tensile strength of martensitic and bainitic duplex microstructured steels are higher than the microstructure consisting fully of bainite. These values are 1920 MPa, 2050 MPa, 1825 MPa, 1910 MPa, respectively. In terms of impact properties, the microstructure consisting fully of bainite has an impact energy of 33 J, while the impact energy of the martensite and bainitic duplex structure is 10 J. Therefore, it is determined that as the bainite ratio increases and the martensite ratio decreases in the structure, the impact resistance increases. No significant difference could be detected in fatigue properties, as in other mechanical properties.
  • Öge
    Toz metalurjisi ile üretilen takım çeliklerinin sıcak daldırma yöntemiyle alüminyum kaplama sonrası yüzey karakterizasyonu
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-09-20) Çalışkan, Anıl ; Baydoğan, Murat ; 506181404 ; Malzeme Mühendisliği
    Teknolojinin gelişmesi, üretim adetlerindeki artış, kimyasal bileşimlerine çeşitli alaşım elementleri eklenerek daha mukavemetli hale gelmesi ile çeliklerden de beklenen özellikler artmaktadır. Bu sebeple, imalat ve kalıpçılık sektöründe kullanılan modern takım çeliklerinin yerini toz metalurjisi ile üretilmiş takım çelikleri almaktadır. Geleneksel çelik üretim yöntemi ile kıyaslandığında, toz metalurjisi ile üretilen çeliklerin daha homojen bir mikroyapıya sahip olduğu görülmektedir. Bu avantajın yanı sıra daha yüksek karbür yapıcı elementlerin varlığı da üretilen çeliğin mekanik özelliklerinde çok ciddi bir artışa neden olmaktadır. Isıl işlem sonrası yüksek sertleşebilme özelliği, özellikle sürtünmeli bölgelerde kullanılan geleneksel takım çeliklerine göre toz metalurjisi ile üretilen takım çeliklerinden yapılan parça ve kalıp ömürlerinin ciddi bir şekilde arttırılmasında da yardımcı bir rol oynamaktadır. Toz metalurjisi ile üretilen ASP 2012 kalite soğuk iş takım çeliği, yapısında bulunan güçlü karbür yapıcı elementler ve üretim teknolojisi sayesinde homojen bir mikroyapıya sahiptir. Diğer toz metalurjisi ile üretilmiş çeliklere göre daha yüksek tokluğa sahip olan ASP 2012, özellikle darbe ve yük altında çalışan parçalarda, kesme ve sıvama kalıplarında kullanılmaktadır. ASP 2012 takım çeliğinin diğer modern takım çeliklerine göre bir diğer avantajı ise yüksek sertleşebilme kabiliyetidir. Isıl işlem sonrası sertliği 60 HRC'ye kadar artabilmektedir. Endüstride kullanılan nitrasyon, karbürleme ve borlama gibi diğer yüzey işlemlerine de uygundur. Kimyasal bileşiminde bulunan yüksek karbon ve güçlü karbür yapıcı elementler sayesinde, yüksek aşınma direncine sahip bir diğer toz metalurjisi ile üretilmiş soğuk iş takım çeliği ise ASP 2053'tür. İnce taneli ve homojen bir mikroyapıya sahip olan ASP 2053, yüksek sertliklere ulaşabilmesi sayesinde, özellikle kesici takımlarda kullanılmaktadır. İmalat ve kalıpçılık sektöründe kullanılan bu çeliklerde parça ömründeki iyileşmenin yanı sıra uygulanan kaplama işlemlerinin yeterliliğinin geliştirilmesi ve ekonomik olarak malzemelerden alınan performansın da arttırılması hedeflenmektedir. Bu çalışmada ASP 2012 ve ASP 2053 takım çeliklerine uygulanan sıcak daldırma alüminyum kaplama işlemi sonrasında elde edilen yüzeyin yapısal karakterizasyonu yapılmış ve kaplama tabakasının sertliği ölçülmüştür. Bu tez çalışmasında; toz metalurjisi ile üretilmiş ASP 2012 ve ASP 2053 takım çelikleri kullanılmıştır. Bu takım çelikleri, sıcak daldırma yöntemi ile saf alüminyum ve Al-ağ. %12Si alaşımı ile kaplanarak, iki farklı kimyasal bileşime sahip takım çeliğinin kaplama tabakasının karakterizasyonu yapılmıştır. Diğer alüminyum kaplama işlemleri, termal sprey yöntemi, giydirme yöntemi, elektroliz ile kaplama yöntemi, vakum yöntemi, buhar biriktirme yöntemi ve elektroforez yöntemidir. Bu çalışma kullanılan sıcak daldırma yönteminin seçilmesindeki en önemli kriter ise nispeten kısa işlem sürelerinde kalın ve altlık malzemeye iyi yapışan bir kaplama tabakası elde edilebilmesidir. Sıcak daldırma yöntemi ile kaplama işlemi, sade karbonlu ve alaşımlı çelikler, titanyum alaşımları ve süperalaşımlara uygulanmakta ve bu konudaki akademik çalışmalar halen devam etmektedir. Kaplama işleminde kullanılan kaplama malzemesi, sıcaklık, süre ve altlık malzeme gibi parametreler değiştirilerek geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Endüstride kullanılan diğer kaplama işlemleri ile kıyaslandığında ise alüminyum kaplama işlemi yüksek sertlik ve sürekliliği yüksek bir kaplama bölgesi imkânı sunmaktadır. Özellikle borlama gibi yüksek sıcaklık ihtiyacı bulunan bir kaplamaya göre daha ekonomiktir. Bu tez çalışmasında yapılan kaplama işlemleri, her iki malzeme için de 700 oC sıcaklıkta ergimiş saf alüminyum ya da Al-ağ. %12Si alaşımının bulunduğu grafit pota içerisinde gerçekleştirilmiştir. Kaplama işlemi 3 dakika süreyle yapılmıştır. Bu çalışmada her iki çelik kalitesi için de çeliklerin östenitlenme sıcaklığının altında bir difüzyon tavlaması sıcaklığı belirlenmiştir. ASP 2012 kalite soğuk iş takım çeliği için östenitlenme sıcaklığı 1100 oC iken, ASP 2053 kalite soğuk iş takım çeliği için ise bu değer 1180 oC'dir. Kaplama sıcaklığının bu değerlerden düşük seçilmesinin nedeni, alüminid fazlarındaki Fe ve Al oranlarındaki değişimin belirlenmesidir. Kaplama işlem sonrasında 800 oC'de 1 saat difüzyon tavlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonrasında, tavlama fırınından çıkarılan numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılmıştır. Kaplama ve difüzyon tavlaması işlemleri tamamlandıktan sonra XRD analizi ile her iki kalite soğuk iş takım çeliğinin yapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Numunelerden alınan kesitler incelenerek difüzyon öncesi ve sonrası kaplama tabakasında gözlemlenen faz ve arayüzey değişimleri noktasal ve elementel haritalama EDS analizleriyle değerlendirilmiştir. Optik mikroskop altında kaplanmış̧ ve kaplama işleminden sonra difüzyon tavlaması yapılmış takım çeliklerinde farklı fazlarda yapılar gözlemlenmiş ve bu bölgelerin sertlik deneyleri yapılarak kaplama tabakasının farklı bölgelerinin sertlik değerleri elde edilmiştir.
  • Öge
    Wear behaviour analysis of different metals by the finite element method
    (Institute of Science And Technology, 2020-06-15) Demir, Canay ; Baydoğan, Murat ; 506171407 ; Materials Engineering ; Materials Engineering
    Material losses occur because of the damage caused by friction between materials relatively moving in contact with each other. Wear damage can significantly reduce the life cycle of the materials and can significantly affect their operating performance. To prevent or minimize this damage, wear mechanisms of material and material pairs must be determined under certain service conditions. Accordingly, wear testing and wear prediction have gained great importance. Wear is a very common type of damage in systems operating in motion. Wear can take place with more than one different mechanism. These are mainly classified as adhesive wear, abrasive wear, fatigue wear and corrosive wear. There are many factors that affect the wear phenomenon: crystal lattice structure, hardness, elasticity modulus, work-hardening, plastic deformation behavior, surface roughness of the materials etc. and they depend on the properties of materials. Additionally, the service or ambient conditions (temperature, humidity, etc.) very effective for the wear behavior. In order to minimize wear damage, wear behavior must be carefully examined. However, the most common is the method of determining the friction coefficient by the wear of the pin or ball, which is constantly under a certain force on the rotating disk with the pin-on-disk assembly, or vice versa. With this method, the wear loss is determined by measuring the wear traces on the wear disc or pin / ball. This experiment can be carried out under different loads, at different sliding speeds and distances, even at different temperatures. In all cases, it may not be possible to access all materials or wear surfaces can be complex geometries. In such cases, it is possible to obtain an approach to experimental results in cases where it is not possible to experiment using the Finite Element Method (FEA) as a numerical analysis method. Studies on wear modeling have been developed taking into account the classical wear theory put forward by Archard. In wear analysis using finite element analysis, Archard wear theory is still the most commonly used method today. The aim of this study is to obtain ball-on-disc type wear test results carried out in a laboratory environment via modeling in 3-dimensional in finite element analysis software. In this context, Inconel 718, 316L stainless steel, grey cast iron, spherical graphite cast iron, Zamak, Ti6Al4V, 7075 and 6082 aluminum alloys, AZ91 magnesium alloy and pure copper as metals with different crystal structure, hardness and microstructure have been subjected to wear test against alumina (Al2O3) ball. It is expected to verify that the validity of the finite element model used by comparing the results obtained from these experiments with the 3-dimensional wear model created with ANSYS Workbench and the results obtained by using Archard theory. In this way, it is aimed to make accurate predictions about the results of the wear analysis by using the finite element method. In line with the determination of wear loss in the specified materials, Inconel 718, 316L stainless steel, grey cast iron, spherical graphite cast iron, Ti6Al4V, 7075, AZ91, Zamak, 6082 and pure copper metals were tested under different loads in ball-on-disc wear test configuration. The wear loss is used in Archard`s wear equation to calculate the wear coefficient K and the coefficient of friction is used as an input to the simulation with hardness of material. SEM and Raman spectroscopy analysis of wear tracks were done. Using the 3-dimensional model of the ball-on-disc test setup was used to perform numerical analysis. Results from the numerical analysis were compared to the experimental analysis. There was a good correlation with the results in general. However, relatively higher error values were recorded for some metals like 7075 alloy and grey cast iron. The difference between these results were investigated both experimentally and numerically. First, the simulation is accepting that all surfaces are perfect. Secondly, the contact pressure was calculated as constant during the simulation. However, the in experiments the contact area is changing throughout the sliding thus, the contact pressure is expected to decrease. Furthermore, the contact pressure values calculated at the numerical model is differs from the Hertzian contact theory. Because in simulation assumes that bodies are elastic. Another reason is that oxide formations were found in wear tracks on sliding surfaces. The oxides created lubrication effect for the coefficient of friction of grey cast iron; however, it was kept constant during the simulation. Similarly, the metallic layer formation on the alumina ball against the Ti-6Al-4V resulted to metal-metal wear and the experimental K values was became different than the K value calculated from the Archard's equations. There are any many factors that can be found for accuracy of the simulation. Despite all that, the results were very promising to create a simulation tool for wear analysis of different materials.