Yaşlandırma işlemi öncesi uygulanan kriyojenik işlemin Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr metastabil β titanyum alaşımının yorulma çatlak ilerlemesi davranışlarına etkisi

Yıl 2022, , 2067 - 2076, 28.02.2022

Nihal Yumak , Kubilay Aslantaş , Ahmet Çetkin

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.950502

Öz

Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr alaşımına kriyojenik işlem ve kriyojenik işlem ardından tek basamaklı ve dubleks yaşlandırma işlemi uygulanarak, alaşımının mikro yapısal özellikleri, çekme özellikleri ve yorulma çatlak ilerlemesi davranışları incelenmiştir. Alaşıma -196°C’de 24 saat kriyojenik işlem uygulanmıştır. Dubleks ve tek basamaklı yaşlandırma işlemleri ise düşük ve yüksek sıcaklıkta uygulanmıştır. Dubleks yaşlandırma işlemlerinde 250°C’de 24 saat ve 300°C’de 10 saat olmak üzere iki farklı ön yaşlandırma işlemi uygulanarak, ön yaşlandırma işleminin de alaşımın yorulma çatlak ilerlemesi davranışlarına etkisi incelenmiştir. Kriyojenik işlem ardından dubleks yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerde α fazları daha küçük boyutta oluşmuş ve mikro yapıda çökeltiden yoksun bölgeler gözlemlenmemiştir. Ayrıca kriyojenik işlem ardından yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerde alaşımın yüzde uzamasında bir azalma olmaksızın mukavemet değerlerinde belirgin artışlar elde edilmiştir. Tek basamaklı yaşlandırılmış numunelere kıyasla dubleks yaşlandırılmış numunelerde α fazlarının küçük boyutlarda ve mikro yapıda düzenli şekilde çökelmesi sonucu yorulma çatlak oluşumu gecikmiş ve çatlak ilerlemesi direnci artmıştır.

Anahtar Kelimeler

Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr alaşımı, metastabil β titanyum alaşımı, kriyojenik işlem, yaşlandırma işlemi, yorulma çatlak ilerlemesi

Destekleyen Kurum

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu

Proje Numarası

118M727

Teşekkür

Yazarlar, 118M727 Projesine maddi destek sağlayan Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu'na (TÜBİTAK) teşekkür eder.

Kaynakça

• [1] Kolli R., Devaraj A., A review of metastable beta titanium alloys, Metals, 8, 1-41, 2018.
• [2] Yumak N., Aslantas K., A review on heat treatment efficiency in metastable b titanium alloys: The role of treatment process and parameters, Journal of Materials Research and Technology, 9(6), 15360–6280, 2020.
• [3] Yumak N., Aslantas K., Waleed A., Effect of aging treatment on the ınitiation and propagation of fatigue cracks in the ti-15v-3al-3sn-3cr metastable β titanium alloy, ieeexplore.ieee.org, 1–5, 2020.
• [4] Yumak N., Aslantas K., Effect of heat treatment procedure on mechanical properties of ti-15v-3al-3sn-3cr metastable β titanium alloy, Journal of Materials Engineering and Performance, 30, 1066-1074, 2020.
• [5] Boyer R.R., Briggs R.D., The use of titanium alloys in the aerospace ındustry, Journal of Materials Engineering and Performance, 14, 681-685, 2005.
• [6] Sonar T., Lomte S., Gogte C., Cryogenic treatment of metal – a review, Materials Today: Proceedings, 5, 25219–28, 2018.
• [7] Yumak N., Aslantas K., Pekbey Y., Effect of cryogenic and aging treatments on low-energy impact behaviour of ti–6al–4v alloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 27, 514-526, 2017.
• [8] Gill S., Singh J., Materials and manufacturing processes effect of deep cryogenic treatment on machinability of titanium alloy (ti-6246) in electric discharge drilling effect of deep cryogenic treatment on machinability of titanium alloy (ti-6246) in electric discharge drilling, Materials and Manufacturing Processes, 25, 378-385, 2010.
• [9] Zhou J., Li J., Huang S., Sheng J., Meng X., Sun Q., Influence of cryogenic treatment prior to laser peening on mechanical properties and microstructural characteristics of TC6 titanium alloy, Materials Science and Engineering A, 718, 207-215, 2018.
• [10] Gu K., Zhao B., Weng Z., Wang K., Cai H., Wang J., Microstructure evolution in metastable β titanium alloy subjected to deep cryogenic treatment, Materials Science and Engineering A, 723, 157–164, 2018.
• [11] Santhosh R., Geetha M., Saxena V.K., Nageswararao M., Studies on single and duplex aging of metastable beta titanium alloy Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Journal of Alloys and Compounds, 605, 222-229, 2014.
• [12] Gu K., Zhang H., Zhao B., Wang J., Zhou Y., Li Z., Effect of cryogenic treatment and aging treatment on the tensile properties and microstructure of Ti-6Al-4V alloy, Materials Science and Engineering A, 584, 170-176, 2013.
• [13] Gu K., Wang J., Zhou Y., Effect of cryogenic treatment on wear resistance of Ti-6Al-4V alloy for biomedical applications, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 30, 131-139, 2014.
• [14] Paris P., Erdogan F., A critical analysis of crack propagation laws, Journal of Basic Engineering, 85(4), 528-533, 1963.
• [15] Yumak N., Aslantaş K., Çetkin A., Cryogenic and aging treatment effects on the mechanical properties of ti-15v-3al-3cr-3sn titanium alloy, Journal of Testing and Evaluation, 49, 2020.
• [16] Reck A., Pilz S., Kuczyk M., Gebert A., Zimmermann M., Cyclic deformation characteristics of the metastable β-type Ti–40Nb alloy, Materials Science and Engineering A, 761, 137966, 2019.
• [17] Yumak N., Aslantas K., Effect of notch orientation and single overload on crack interaction in Ti–6Al–4V alloy, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 41(8), 1-12, 2018.