Giriþ: Titanyum alaþýmlarý, α, α+β ve β alaþýmlarý olmak üzere baþlýca üç gruba ayrýlmaktadýr. Bu alaþýmlar arasýnda en çok kullanýlaný Ti6Al4V titanyum alaþýmý olup yapýsýnda hem α hem de β fazý bulundurmaktadýr. Bu alaþýmlar, çift fazlý α+β bölgesinde yüksek bir sýcaklýkta gerçekleþtirilen ýsýl iþlemler ile sertleþtirilebilen alaþýmlardýr. Uygulanan hýzlý soðutma yöntemiyle β fazý kýsmen martenzite dönüþtürülebilmektedir. α fazýný çökeltmek veya β fazýnda ince bir α mikroyapýsý oluþturmak için genellikle yaþlandýrma ýsýl iþlemi uygulanmaktadýr. Düþük yoðunluk, yüksek mekaniksel dayaným, korozyon dayanýmý ve biyouyumluluk özellikleri nedeniyle Ti6Al4V alaþýmlarý çok geniþ bir kullaným alanýna sahiptir. Bu alaþýmlarýn elektron ýþýn ve lazer ýþýn kaynaðý gibi düþük ýsý girdisi ve hýzlý soðuma karakteristiðine sahip birleþtirmelerinde mukavemet artýþýna neden olan ince taneli birincil β oluþumu gözlenmektedir. Ancak, kaynak dikiþinin hýzlý soðumasý esnasýnda istenmeyen bir durum olan martenzitik yapý baskýn bir þekilde oluþmaktadýr. Kaynak metali ve ITAB’daki süneklik kayýplarý, kaynak sonrasý uygulanan ýsýl iþlemler ile yeniden iyileþtirilebilmektedir. Amaç: Bu çalýþmada, fiber lazer kaynak yöntemiyle birleþtirilen Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalara kaynak öncesi ön tavlama, kaynak sonrasý solüsyon ve yaþlandýrma ýsýl iþlemleri uygulanmýþtýr. Isýl iþlem þartlarýnýn fiber lazer kaynaðý ile birleþtirilen Ti6Al4V titanyum alaþýmýnýn mikroyapý özelliklerine etkileri incelenmiþtir. Kapsam: Çalýþmada 330x95x4 mm Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar fiber lazer kaynaðý ile birleþtirilmiþtir. Birleþtirme öncesi ön tavlama iþleminden geçirilen levhalara daha sonra solüsyon ve yaþlandýrma ýsýl iþlemleri uygulanmýþtýr. Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalardan çýkartýlan birleþtirme numunelerindeki mikroyapýsal dönüþümler optik mikroskop, SEM ve EDS analizleri ile karakterize edilmiþtir. Yöntem: Bu çalýþmada kullanýlmak üzere ticari olarak temin edilen Ti6Al4V titanyum alaþýmýnýn kimyasal bileþimi spektral analiz yöntemiyle belirlenmiþ olup, malzeme 330x95x4mm ebatlarýnda olmasý için su jeti yöntemiyle kesilmiþtir. Kaynak iþlemi öncesi 350°C’de 20 dakika ön tavlama yapýlan Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar fiber lazer kaynak yöntemiyle birleþtirilmiþtir. 4 kW gücünde fiber lazer kaynak makinesiyle yatay pozisyonda ve ilave metal kullanýlmadan yapýlan birleþtirme iþlemlerinden sonra 720°C’de 60 dakika gerilme giderme ardýndan havada soðutma, 920°C’de 60 dakika solüsyona alma ýsýl iþlemini takiben havada soðutma ve son olarak 650°C’de 120 dakika yaþlandýrma ýsýl iþlemini takiben havada soðutma iþlemi uygulanmýþtýr. Kaynak sonrasý yapýlan tavlama iþlemiyle, malzemede termodinamik denge elde edilmesi amaçlanmýþtýr. Kýsýtlar: Çalýþmada kullanýlan 330x95x4mm Ti6Al4V titanyum alaþýmý levhalar için uygulanan fiber lazer kaynak parametreleri yapýlan bilimsel çalýþmalar kapsamýnda olup çalýþmanýn kýsýtlarýný oluþturmuþtur. Araþtýrmanýn Problemi: Solüsyona alma ve yaþlandýrma ýsýl iþlemlerinin fiber lazer kaynaðý ile birleþtirilen Ti6Al4V alaþýmýnýn mikroyapý özelliklerine etkilerinin tam olarak anlaþýlamamasý araþtýrmanýn problemini oluþturmuþtur. Araþtýrmanýn Sýnýrlýlýklarý: Çalýþmada Ti6Al4V alaþýmýnýn birleþtirme bölgelerindeki mikroyapýsal dönüþümler, solüsyona alma ve yaþlandýrma ýsýl iþlemlerinin mikroyapý üzerindeki etkileri açýsýndan sadece optik mikroskop ve SEM analizleri kullanýlarak incelenebilmiþtir. Bulgular: Isýl iþlem uygulanmýþ olan lazer kaynaklý numunelerin mikroyapýlarý incelendiðinde, ana malzeme mikroyapýlarýnýn eþ eksenli α tanelerinden ve tane sýnýrlarýndaki β tanelerinden meydana geldiði görülmüþtür. Isýl iþlem süresi ya da sýcaklýk derecesi arttýkça, aþýrý yaþlanmaya baðlý olarak yapýda tane büyümesi gözlenmiþtir. Kaynak sonrasý uygulanan ýsýl iþlemin ardýndan elde edilen mikroyapý deðiþimi neticesinde süneklikte artýþ gözlenmiþtir. Özellikle yaþlandýrma ýsýl iþlemiyle birlikte dönüþmüþ β hacim oranýnýn arttýðý mikroyapý görüntülerinden anlaþýlmaktadýr. Sonuç: Isýl iþlem uygulanan lazer kaynaklý numunelerin kaynak metali ve ITAB mikroyapýsýnda yüksek sýcaklýk ve bekleme süresinin etkisiyle tane büyümesi, α+β faz yapýsý ve α fazý tane sýnýrlarýnda basketwave, Widmanstatten tane yapýsý oluþumu görülmüþtür. Isýl iþlem þartlarý β geçiþ sýcaklýðýnýn altýnda gerçekleþtiðinden birincil β tane boyutlarýnda önemli deðiþimler gözlenmemiþtir. Yaþlandýrma uygulanan numunelerdeki tane irileþmesinin daha belirgin olduðu anlaþýlmýþtýr.
Anahtar Kelimeler: Ti6Al4V, Isýl Ýþlem, Fiber Lazer Kaynak, Mikroyapý
|
