Ti6Al4V alaşımının farklı sıcaklıklarda tavlanması ve farklı ortamlarda soğutulması ile mikroyapı ve mekanik özelliklerin incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V alloy by annealing at different temperatures and cooling in different environments
Yazar: DİLARA CEREN GÜRSOY
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜRAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımının farklı sıcaklarda tavlanması ve farklı ortamlarda soğutulması sonucu mikroyapıdaki değişimler incelenmiştir.  Bunun için, 700oC' de ve 950oC' de tavlanan Ti6Al4V alaşımı, havada, fırında soğutulmuş ve tuz banyosunda 300 oC' de izotermal tavlanmış numunelerin optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM), mikroyapı karakterizasyonu, sertlik ölçümleri, eğme ve çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir.  300oC' de tuz banyosunda 2 saat izotermal tavlama sonunda β fazı hacim oranında artış gözlemlenmiştir. Bu nedenle, Ti6Al4V alaşımı sertlik değeri artmıştır. 700 oC' de 1 saat tavlanan ve fırında soğutulan numuneye kıyasla, 700 oC' de 3 saat tavlanan ve ardından tuz banyosunda 2 saat izotermal tavlanan numunelerin eğilme dayanımlarının arttığı gözlemlenmiştir. 700°C' de tavlanan numunelerde, en yüksek akma gerilmesi, 942 MPa ile 700T3 numunesinde gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik değeri ise 430 HV1 ile 700T1' de gözlemlenmiştir. En yüksek eğinti gerilmesi ise ortalama 1900 MPa ile 700T3 numunesinde gözlemlenmiştir. buradan hareketle, 700°C' de 3 saat tavlanan ve izotermal olarak bekletilen numunelerin eğinti gerilmesi ve akma gerilmesinin iyileştiği görülmüştür.  950 oC' de tavlanan numunelerde çekme dayanımı ve eğme dayanım değerlerinin azalması ve sertlik değerinin artmasına bağlı olarak şekillendirilebilirliği azalmıştır. 950oC' de tavlanan Ti6Al4V plakalarda β fazı içindeki bir sıcaklıkta iğnemsi martenzit görülmüştür. Havada soğutma işlemlerine ise fırın soğutmalı ortamda α lameller ve dönüşmüş β fazında eş eksenli α fazı gözlemlenmiştir. 950°C' de tavlanan numunelerde, en yüksek sertlik değeri ise 540 HV1 ile 950T1 ve 950T3' te gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, the changes in the microstructure of Ti6Al4V alloy as a result of annealing at different temperatures and cooling in different environments were investigated. For this, optical and scanning electron microscopy (SEM), microstructure characterization, hardness measurements, bending and tensile tests were carried out on the samples of Ti6Al4V alloy annealed at 700oC and 950oC, cooled in air, in the furnace and isothermal annealed at 300 oC in a salt bath. An increase in the volume ratio of the β phase was observed after 2 hours isothermal annealing in a salt bath at 300°C. Therefore, the hardness value of Ti6Al4V alloy increased. It was observed that the flexural strength of the samples that were annealed at 700oC for 3 hours and then annealed in the salt bath for 2 hours was thermal, increased compared to the sample annealed at 700oC for 1 hour and cooled in the furnace. In samples annealed at 700°C, the highest yield stress was observed in 700T3 sample with 942 MPa. The highest hardness value was observed in 430 HV1 and 700T1. The highest flexural stress was observed in 700T3 sample with an average of 1900 MPa. From this point of view, it was observed that the curvature stress and yield stress of the samples annealed at 700°C for 3 hours and kept isothermally improved. In the samples annealed at 950oC, the formability decreased due to the decrease in the tensile strength and bending strength values and the increase in the hardness value. In Ti6Al4V plates annealed at 950oC, acicular martensite was observed at a temperature in the β phase. In air cooling processes, α lamellar and coaxial α phase in the transformed β phase were observed in the furnace cooled environment. In the samples annealed at 950°C, the highest hardness value was observed at 540 HV1 and 950T1 and 950T3.