Eklemeli imalat yöntemi ile üretilen Hastelloy-X'de mikroyapı ile hata oluşumu arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between microstructure and defect formation in Hastelloy X produces by additive manufacturing method
Yazar: FATMANUR AYTEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER ; DOÇ. DR. ASLI GÜNAY BULUTSUZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Nikel bazlı bir süper alaşım olan Hastelloy-X yüksek malzeme performansına sahiptir. Korozyon direnci ve yüksek sıcaklık mukavemeti gerektiren kritik uçak bileşenlerinde, gaz türbinlerinde, fırın donanımı ve petrokimya işleme ekipmanları dahil çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için tercih edilmektedir. Isıl  işlem, işleme ve kaynaklama yetenekleri eklemeli imalat (Eİ) ile üretim  için Hastelloy-X'i önemli bir aday haline getirmektedir. Son yıllarda havacılık ve uzay endüstrisinde karmaşık geometrilerin tek adımda kolayca üretilmesinin yanı sıra üretim süresinin, atık miktarının ve maliyetin azalması nedeniyle Hastelloy-X süper alaşımının geleneksel üretim yöntemi süreci yerine Eİ teknikleri kullanılarak üretilmesi önem kazanmıştır.
Ancak Eİ yöntemiyle üretilecek parçaların üretim parametrelerinin belirlenmesi hızlı ve güvenilir nihai ürünler oluşturulması açısından önemli bir konudur. Bu çalışma kapsamında, seçici lazer ergitme (SLE) yöntemiyle eklemeli olarak farklı parametrelerde (örneğin lazer gücü, tarama hızı, toz yatağı sıcaklığı) üretilen Hastelloy-X numunelerinin, mikro yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri sistematik olarak incelenmiştir. Numuneleri karakterize etmek amacıyla optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), x-ışını kırınımı (XRD), ve taramalı elektron mikroskopisi ile enerji dağılımı spektroskopisi (EDS) gibi karakterizasyon teknikleri kullanılarak analizler yapılmıştır.
Ayrıca, farklı parametrelerin parçanın mekanik özellikleri üzerindeki etkisi ball-on-disc aşınma, yüzey pürüzlülüğü ve vickers sertlik ölçümü ile değerlendirilmiştir. Numunelerin korozyon davranışı da, 3 elektrotlu korozyon testi kullanılarak oda sıcaklığında %3,5 NaCl çözeltisinde açık devre potansiyeli ve potansiyodinamik taramasıyla incelenmiştir. Bu deneysel sonuçlar, SLE yöntemiyle farklı parametrelerde Hastelloy X üretilmesinin numunelerin performansını nasıl etkilediğini anlamamıza yardımcı olmuştur. Bu çalışma kapsamında Eİ sürecinde Hastelloy-X gibi karmaşık malzemelerin performansını artırmak için imalat parametrelerinin etkisi incelenmiştir. endüstriyel uygulamalarda daha güvenilir ve yüksek performanslı parçaların üretilmesine olanak tanımaktadır.
Çalışmanın sonuçları ile, katmanlı üretim teknolojilerinin gelişimine ve endüstriyel uygulamalarda malzeme seçimi ve işleme süreçlerinin iyileştirilmesine katkı sağlaması hedeflenmiştir.

Abstract:
Hastelloy-X, a nickel-based superalloy, possesses exceptional mechanical properties. It is preferred for a wide range of industrial applications requiring high corrosion resistance and high-temperature strength, including critical aircraft components, gas turbines, furnace equipment, and petrochemical processing equipment. The heat treatment, machinability, and weldability of Hastelloy-X make it a significant candidate for additive manufacturing (AM). In recent years, the production of Hastelloy-X superalloy using AM techniques has gained prominence in the aerospace industry due to its ability to easily produce complex geometries in a single step, as well as the reduction in production time, waste, and costs compared to traditional manufacturing processes.
However, determining the manufacturing parameters for parts produced using AM is crucial for the creation of reliable final products that are easy and fast to produce. This study experimentally investigates the effects of different parameters (such as laser power, scanning speed, and powder bed temperature) on the microstructure and mechanical properties of Hastelloy-X samples produced additively using the selective laser melting (SLM) process. To characterize the samples, various characterization techniques such as optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and energy-dispersive spectroscopy (EDS) were employed.
Moreover, the impact of different parameters on the mechanical properties of the parts was evaluated using ball-on-disc wear testing and Vickers hardness measurements. The corrosion behavior of the samples was also assessed using a three-electrode corrosion test, involving open circuit potential and potassium dynamic scanning in a 3.5% NaCl solution at room temperature. 
The experimental results provide insights into how the production of Hastelloy-X with varying parameters using the SLM method influences the performance of the samples. Consequently, this study contributes to the identification of optimized parameters for enhancing the performance of complex materials such as Hastelloy-X in AM processes. This allows for the production of more reliable and high-performance parts in industrial applications.