Akımsız nikel kaplanmış mikro kafes yapıların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Öz
Bu çalışmada, akımsız nikel ile kaplanan mikro kafes yapıların mekanik özellikleri hem deneysel hem de sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak parametrik olarak çalışılmıştır. Kullanılan mikro kafes yapılar seçici lazer ergitme (SLM) yöntemi ile yaklaşık 200µm çapında mikro tellerden oluşmakta olup, 316L paslanmaz çelik malzemeden hacim merkezli kübik (BCC) yapı şeklinde üretilmiştir. Uygulanan akımsız nikel kaplama yöntemi ile yaklaşık olarak 17 µm kaplama kalınlığı elde edilmiş ve bunun sonucunda gerçekleştirilen basma testleri sonucunda mikro kafes yapıların spesifik elastisite modüllerinde yaklaşık %50 ve spesifik mukavemetlerinde ise %75 artış elde edilmiştir. Kaplama kalınlığının ve hücre boyutu arasındaki ilişkilerin mikro kafes yapıların mekanik performansları üzerine etkileri sonlu elemanlar analizleri ile parametrik çalışmalar ile incelenmiştir. Sonlu elemanlar yönteminde malzeme modelleri için gerekli malzeme parametreleri kaplama için nano-indentasyon testler kullanılarak ve özgün olarak geliştirilen tersine sonlu elemanlar algoritması ile elde edilmiştir. Yapılan çalışmalar gösterdi ki; kaplama malzemesinin mekanik ve hasar özelliklerinin kaplanmış mikro kafeslerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesinde çok ciddi bir etkiye sahiptir. Sonuç olarak kaplama malzemesinin spesifik mukavemeti ve sünekliği ne kadar yüksek ise paslanmaz çelik mikro kafes yapıların spesifik mekanik özelliklerinin o derecede iyileşme göstereceği belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Xiong J., Mines R., Ghosh R., Vaziri A., Ma L., Ohrndorf A., ... & Wu L., Advanced micro‐lattice materials, Adv. Eng. Mater., 17(9), 1253-1264, 2015.
- Rashed M. G., Ashraf M., Mines R. A. W., Hazell P. J., Metallic microlattice materials: A current state of the art on manufacturing, mechanical properties and applications, Materials & Design, 95, 518-533, 2016.
- Ushijima K., Cantwell W. J., Mines R. A. W., Tsopanos S., Smith M., An investigation into the compressive properties of stainless steel micro-lattice structures, Journal of Sandwich Structures & Materials, 13(3), 303-329, 2011.
- Gümrük R., & Mines R. A. W., Compressive behaviour of stainless steel micro-lattice structures, International Journal of Mechanical Sciences, 68, 125-139, 2013.
- Gümrük R., Mines R. A. W., & Karadeniz S., Static mechanical behaviours of stainless steel micro-lattice structures under different loading conditions, Mater. Sci. Eng. A, 586, 392-406. 2013.
- Ozdemir Z., Hernandez-Nava E., Tyas A., Warren J. A., Fay S. D., Goodall R., ... Askes H., Energy absorption in lattice structures in dynamics: Experiments, International Journal of Impact Engineering, 89, 49-61, 2016.
- Schaedler T. A., Jacobsen A. J., Torrents A., Sorensen A. E., Lian J., Greer J. R., ... Carter W. B., Ultralight metallic microlattices, Science, 334(6058), 962-965, 2011.
- Schaedler T. A., Ro C. J., Sorensen A. E., Eckel Z., Yang S. S., Carter W. B., Jacobse A. J., Designing metallic microlattices for energy absorber applications, Adv. Eng. Mater., 16(3), 276-283, 2014.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Mühendislik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yayımlanma Tarihi
21 Temmuz 2020
Gönderilme Tarihi
3 Temmuz 2019
Kabul Tarihi
29 Nisan 2020
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2020 Cilt: 35 Sayı: 4