Ti6Al4V alaşımının elektron ışını ile ergitme eklemeli imalatında proses parametrelerinin ve sonrasında uygulanan ikincil termal işlemlerin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of process parameters and secondary thermal treatments on the microstructure and mechanical properties in electron beam melting additive manufacturing of Ti6Al4V alloy
Yazar: MUTLU KARAŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EVREN YASA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının ilk kısmında, Ti6Al4V alaşımlarının elektron ışını ile ergitme yöntemi ile eklemeli imalatında kullanılan maksimum ışın akımı, hız fonksiyonu, odak öteleme, minimum ışın akımı, referans akımı ve referans tarama uzunluğu parametrelerinin, parça içindeki porozitelerin oluşumu, parça yoğunluğu, mikroyapı, sertlik ve boyutsal doğruluk gibi faktörlere etkisi incelenmiştir. İncelemeler sonucu elde edilen bulgulara göre parametrelerin yanlış seçiminin, enerji girdisini etkileyerek porozite artışına, boyutsal tutarsızlığa ve sertlik kaybına yol açtığı görülmüştür. İkinci kısmında ise standart parametrelerle üretilen parçalara çözeltiye alma ve yaşlandırma ısıl işlemleri ile sıcak izostatik presleme gibi ikincil termal işlemler uygulanarak mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkileri incelenmiştir. İncelemeler sonucunda SİP işlemlerinin parça içerisindeki gözeneklerin önemli ölçüde azalmasını sağladığı (%58), ısıl işlemlerin ise yoğunluk üzerine önemli bir etkisi olmadığı görülmüştür. Çözeltiye alma ısıl işlemi tek başına uygulandığında dayanım verilerinde %13'e varan oranlarda azalmaya sebep olduğu, sonrasında yaşlandırma yapıldığında dayanımdaki düşüşün telafi edilebildiği gözlemlenmiştir. Düşük sıcaklık ve yüksek basınçta uygulanan SİP işleminin dayanım verilerinde düşüşe sebep olmadan malzeme sünekliğini %104'e varan oranlarda artırabildiği, SİP sıcaklığının artırılması ile dayanım değerlerinde önemli ölçüde düşüşün (%12) meydana geldiği görülmüştür. İkinci termal işlemlerin mekanik özelliklerde oluşturduğu etkiler mikroyapıdaki değişimlerden kaynaklanmaktadır.

Abstract:
In the first part of this thesis, the effects of parameters such as maximum beam current, speed function, focus offset, minimum beam current, reference current, and reference scan length on factors such as porosity formation, part density, microstructure, hardness, and dimensional accuracy were investigated in the additive manufacturing of Ti6Al4V alloys using the electron beam melting (EBM) method. The findings indicate that incorrect selection of these parameters affects energy input, leading to increased porosity, dimensional inconsistency, and a loss of hardness. In the second part, the effects of secondary thermal processes, such as solution treatment, aging heat treatments, and hot isostatic pressing (HIP), on the microstructure and mechanical properties of parts produced with standard parameters were examined. The results showed that HIP significantly reduced internal porosity (by 58%), while heat treatments had no significant effect on density. It was observed that solution treatment alone caused a reduction in strength by up to 13%, but this decrease was compensated by subsequent aging. HIP applied at low temperatures and high pressures was found to increase material ductility by up to 104% without loss of strength, while increasing HIP temperature resulted in a significant decrease in strength (12%). The effects of the secondary thermal treatments on mechanical properties were attributed to changes in the microstructure.