Dwell fatigue life assessment of dual-phase titanium alloy using polycrystalline plasticity

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SADIK SEFA AÇAR

Danışman: Tuncay Yalçınkaya

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezde, çift fazlı Ti-6Al-4V mikroyapılarının mekanik tepkisi, hıza bağımlı lokal kristal plastisitesi modeli kullanılarak çeşitli yükleme koşulları altında incelenmiştir. Gaz türbin motorlarının soğuk kısımlarında, titanyum alaşımları çevrimsel mekanik yüklere maruz kalmaktadır. Bu malzemeler hizmet ömürlerinin büyük bölümünü beklemeli çevrim (dwell-hold) koşullarında geçirir ve bu durum yorulma ömründe belirgin azalmaya yol açabilir. Bekleme duyarlılığı olarak adlandırılan bu ömür kısalması, başta faz hacim oranları, morfoloji ve koloni yapısı olmak üzere mikroyapısal özellikler tarafından kontrol edilmektedir. Bekleme etkilerini yakalayabilmek amacıyla, β fazı hacim oranı (VF) ve lamel kalınlık oranı (LTR) sistematik olarak değiştirilen temsili hacim elemanları (RVE) oluşturulmuştur. Simülasyonlar, DAMASK çerçevesindeki, fenomenolojik üstel kanunlu bir bünye modeli ve spektral çözücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Gerinim kontrollü monotonik yüklemeler yapılmış, β fazı hacim oranının ve koloni morfolojisinin makro düzeydeki tepkisi ile lokal gerilme konsantrasyonları üzerindeki etkileri tartışılmıştır. Ardından, gerilme kontrollü konvansiyonel ve beklemeli çevrimsel yükleme simülasyonları yürütülmüştür. Makroskopik gerinim birikimi, histerezis çevrimlerinin evrimi, kayma sistemi etkinliği ile alan değişkenlerinin zamana ve mekâna bağlı dağılımları ayrıntılı şekilde değerlendirilmiştir. Yorulma ömrü tahminleri için Basquin-Coffin-Manson bağıntısı ile Palmgren-Miner hasar kuralını içeren iki adımlı bir yöntem kullanılmış, düşük β fazı içeriğine sahip mikroyapılar için yüksek gerilme genliklerinde belirgin bekleme duyarlılığı elde edilmiştir. Çalışma, Ti-6Al-4V mikroyapılarının beklemeli yorulma ömrünü öngörmeye yönelik kapsamlı bir çerçeve sunarak gaz türbin motoru bileşenleri için mikroyapı temelli yapısal değerlendirme yöntemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.