Show simple item record

dc.contributor.advisorKoçkar, Benat
dc.contributor.authorHalis, Haldun
dc.date.accessioned2022-11-09T08:36:01Z
dc.date.issued2022
dc.date.submitted2022-05-26
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/27120
dc.description.abstractShape memory alloys (SMAs) are extraordinary materials having very high shape or strain recovery capabilities via martensite-austenite phase transformation. The shape recovery capability of SMAs can be effectively exploited to generate work against applied load. To utilize SMAs as thermally activated actuators for aerospace applications, high transformation temperatures (TTs) that are beyond 100°C, are desired. NiTi based SMAs exhibits promising properties in terms of high strength and longer functional fatigue life with stable actuation properties, however, they cannot be utilized for high temperature application due to their relatively lower TT. TTs higher than 100°C can be attained when NiTi SMAs are alloyed with Au, Pd, Pt, Zr or Hf. Hf is the utmost favourable alloying element to NiTi Alloys to raise the TTs over 100°C without decreasing the strength of the alloy. As the TTs of NiTi alloys are increased via alloying with Hf they are able to be used at higher temperatures and ternary NiTiHf alloys are named as high temperature shape memory alloys (HTSMAs) in the literature. These alloys lose their strength so, resistance against plastic deformation decreases. Thus, the stability of the shape memory properties such as transformation temperatures (TTs), actuation strain (εact) and thermal hysteresis (Thys) are mitigated. The loss of shape memory properties with the thermal or thermo-mechanical cycles is called as Functional Fatigue (FF) in SMA literature. To increase the stability of the functional shape memory properties of HTSMAs deformation and age hardening methods can be applied. In this study, Ni-rich Ni(50.3at%)Ti(30at%)Hf(20at%) HTSMA was used since it can be a deformation as well as an age hardenable alloy. As cast alloy was solutionized to homogenize the chemistry of the materials. Then, thermal and thermo-mechanical treatments were conducted after solutionizing heat treatment. Stress free aging, stress assisted aging and cold rolling with successive aging treatments were applied. Aging time and temperature parameters were applied as 1 hour and 550°C, respectively in all aging treatments. 5% thickness reduction was applied in cold rolling operation. TTs of all thermally and thermo-mechanically processed samples were measured under stress free condition and functional fatigue experiments (FFEs) were run under 200MPa via thermally cycling the samples between the predetermined upper and lower cycle temperatures (UCT and LCT) to determine the evolution of the shape memory properties with the applied processes. Then, all the results were compared by taking the solutionized sample as the base sample. Experiment results showed that highest functional fatigue life was achieved in the sample, which was cold rolled (CR) with 5% thickness reduction and then successively stress aged at 550°C for 1 hour under 200MPa. Additionally, cold rolling with successive stress aging treatment managed to obtain very stable but relatively lower εact values in Ni-rich Ni(50.3at%)Ti(30at%)Hf(20at%) HTSMA.tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectShape memory alloytr_TR
dc.subjectHigh temperature shape memory alloytr_TR
dc.subjectStress assisted agingtr_TR
dc.titleInvestigation of the Effect of Aging Under Stress on the Shape Memory Properties of NiRich NiTiHf High Temperature Shape Memory Alloytr_TR
dc.title.alternativeNikelce Zengin NiTiHf Yüksek Sıcaklık Şekil Hafızalı Alaşımın Şekil Belleği Özelliklerine Gerilme Altında Yaşlandırma Etkisinin Araştırılması
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetŞekil hafızalı alaşımlar (ŞHA), martenzit-östenit faz dönüşümleri yoluyla çok yüksek şekil geri kazanımı özelliğine sahip sıra dışı malzemelerdir. Şekil hafızalı alaşımların şekil geri kazanımı özelliği, mekanik yüklere karşı iş üretmek için etkin bir şekilde kullanılabilir. Şekil hafızalı alaşımları havacılık uygulamalarında termal olarak aktive edilmiş eyleyiciler olarak kullanmak için 100°C'nin üzerindeki dönüşüm sıcaklıkları tercih edilir. NiTi bazlı şekil hafızalı alaşımları, stabil davranış, yüksek mukavemet ve daha uzun fonksiyonel yorulma ömrü açısından umut verici özellikler sergilemektedirler, ancak nispeten düşük dönüşüm sıcaklıkları nedeniyle yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılamazlar. NiTi bazlı şekil hafızalı alaşımlar Au, Pd, Pt, Zr veya Hf elementleri ile alaşımlandığında 100°C'den daha yüksek dönüşüm sıcaklıkları elde edilebilir. Hf, NiTi alaşımının mukavemetini düşürmeden dönüşüm sıcaklıklarını 100°C'nin üzerine çıkarmak için üzerinde çalışılan en umut verici üçüncül bir alaşımlama elementidir. NiTi alaşımlarının dönüşüm sıcaklıkları, Hf ile alaşımlanarak yükseltilebildiğinden daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilirler ve NiTiHf alaşımları literatürde Yüksek Sıcaklık Şekil Hafızalı Alaşımı (YSŞHA) olarak adlandırılır. Bu alaşımlar mukavemetlerini kaybettiklerinde plastik deformasyona karşı dirençleri de azalır. Bu durumda, dönüşüm sıcaklıkları, çalıştırma gerilimi ve termal histerezis gibi şekil hafıza özelliklerinin kararlılığı da azalır. Termal veya termo-mekanik çevrimler ile şekil hafızası özelliklerinin yitirilmesi, literatürde Fonksiyonel Yorulma olarak adlandırılır Yüksek Sıcaklık Şekil Hafızalı Alaşımlarının şekil hafızası özelliklerinin iyileştirilebilmesi için sıcak veya soğuk şekillendirme veya yaşlandırma yöntemleri uygulanabilir. Bu çalışmada, soğuk şekillendirme ve yaşlandırma ile mekanik ve şekil hafızası özellikleri iyileştirebilen bir alaşım olan ve Ni bakımından zengin Ni(50,3at%) Ti(30at%) Hf(20at%) HTSMA kullanılmıştır. İlk olarak, döküm halde tedarik edilmiş malzemenin iç yapısını homojenleştirmek için çözündürme ısıl işlemi (Solution Heat Treatment) uygulanmıştır. Daha sonra soğuk şekillendirme, gerilimsiz (stress-free) yaşlandırma ve gerilme altında (stress-assisted) yaşlandırma işlemleri yapılmıştır. Tüm yaşlandırma ısıl işlemlerinde yaşlandırma sıcaklık ve süre parametreleri sırasıyla 550°C ve 1 saat olarak uygulanmıştır. Soğuk haddeleme işleminde ise kesitte %5 kalınlık düşürülmesi uygulanmıştır. Numunelerin dönüşüm sıcaklıkları, tüm termal ve termo-mekanik işlemler yapıldıktan sonra yük uygulanmadan ölçülmüştür. Son olarak, şekil hafızası özelliklerinin gelişimini belirlemek için numunelerin önceden belirlenmiş üst ve alt çevrim sıcaklıkları arasında termal olarak 200MPa sabit yük altında çalıştırılması yoluyla fonksiyonel yorulma deneyleri yapılmıştır. Sonuçlar ise, sadece çözündürme ısıl işlemi uygulanmış durum referans alınarak karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, %5 kalınlık azaltılarak soğuk haddelenmiş ve ardından 200MPa sabit gerilme altında 1 saat boyunca 550°C'de yaşlandırılmış numunede en yüksek fonksiyonel yorulma ömrünün elde edildiğini görülmüştür. Ek olarak, soğuk haddeleme ve ardından gerilme yaşlandırma işlemi, çok kararlı ancak nispeten daha düşük eyleyici gerinim değerlerinin elde edilmesini neden olmuştur.tr_TR
dc.contributor.departmentMakine Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2022-11-09T08:36:01Z
dc.fundingBilimsel Araştırma Projeleri KBtr_TR


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record