Titanyum sert-alfa fazının değişik yöntemlerle üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and caracterization of titanium hard-alpha phase via different techniques
Yazar: SELDA ÜÇÜNCÜOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ALİ ARSLAN KAYA ; PROF. DR. AHMET EKERİM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Döküm ya da ısıl işlemler sırasında ortamda bulunabilen az miktardaki oksijen veya azotun difüzyonla yapıya girmesi sonucu titanyum alaşımlarında `alfa-case' veya `hard-alfa' olarak adlandırılan kırılgan ve kararlı yapıda yeni sert bir alfa fazı oluşur. Sert-alfa, yorulma dayanımını, darbe direncini ve sünekliği düşürücü etkisinden dolayı numune yüzeyinde ise, haddeleme veya dekopaj (yüzey temizleme) ile kaldırılır. Bu çalışmada söz konusu fazın, malzeme içerisinde mevcudiyetinin ultrasonik muayene ile tespitinde kullanılmak üzere Ti-6Al-4V alaşımı standart test blokları içerisinde bilinen konum, şekil ve boyutlarda yapay hata olarak üretimi amaçlanmıştır.Bu çalışmada, yapay hata olarak üretilen hard-alfa fazının oluşturulması için optimum ısıl işlem koşulları ve ultrasonik muayenede standart test blokları olarak kullanılacak kitle malzeme içerisine bu hataları yerleştirilmek üzere kullanılan Vakum Sıcak Pres (vacuum hot press ? VHP) metodu için uygun presleme parametreleri belirlenmiştir. Titanyum alaşımı numunelerin yüzeyinde iki ayrı gaz ortamında ısıl işlemle oluşturulan sert- ? fazının karakterizasyon çalışmalarında Işık Mikroskobu, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Elektron Prob Mikro Analizör (EPMA), X Işınları Difraksiyonu (XRD), Çizik Testi (Scratch Test), Mikro Sertlik ve Confocal Raman Spektrometresi kullanılmıştır. Yapay hata içeren titanyum alaşımı bloklar son olarak ultrasonik muayeneye tabi tutulmuşlardır.Anahtar Kelimeler: Sert-alfa, Vakum Altında Sıcak Presleme.

Abstract:
Minute amounts of oxygen and nitrogen that may be present in the medium during melting or heat treating diffuses into the structure and forms a brittle and stable new phase named alpha-case or hard-alpha in titanium alloys. Since hard-alpha adversely affects fatigue resistance, impact strength, and ductility this phase, when forms on the surface, is normally removed via chemical milling or machining. The aim of this study is to produce hard-alpha phase to be employed as synthetic defects of known size, shape and location in Ti-6Al-4V material that is to be used as a reference block in ultrasonic inspection of aircraft engine parts.This study focused on establishing the optimum heat treatment for the formation of hard-alpha synthetic defect material, and the time, temperature and pressure parameters for vacuum-hot-pressing (VHP) as the method of incorporation of defects into the bulk materials. The hard-alpha phases produced by two methods were characterized using optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) Atomic Force Microscopy (AFM), Electron Probe Micro Analysis (EPMA), X-Ray Diffraction, Scratch Test and Confocal Raman Spectroscopy techniques. Finally, titanium blocks containing artificially introduced hard-alpha defects were subjected to ultrasonic inspection.Keywords: Hard-alpha, Vacuum Hot Press.