Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorKoçkar, Benat
dc.contributor.authorİnaner, Gülfem
dc.date.accessioned2018-12-26T10:26:44Z
dc.date.issued2018
dc.date.submitted2018-05-21
dc.identifier.citationİnaner, G., Determination of Stress vs. Temperature Phase Diagram Of Niti Shape Memory Alloys With Different Porosity Levels, Hacettepe University, 2018tr_TR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/5495
dc.description.abstractHaving many superior properties compared to conventional materials, shape memory alloys (SMAs) have been studied and used in many engineering applications over the last four decades. As one of the commonly used SMAs, NiTi alloys also distinguish from Cu-based and Fe-based SMAs with their large recoverable strains, biocompatibility, and thermo-mechanical performance which make them promising materials in aerospace, biomedical and other commercial applications. Beside these properties, porous NiTi alloys also provide lower density with high stiffness, higher gas permeability and better biomechanical compatibility due to its Young's Modulus which is similar to bones. In spite of these advanced properties, thermo-mechanical behavior of porous NiTi alloys has not been well-known yet. In this study, stress vs temperature phase diagram and super-elasticity behavior of porous Ni-rich NiTi alloys with different porosity levels including 10%, 20%, 30% and 40% by volume were determined by microstructural, thermal and mechanical characterizations tests. Porous specimens with 10 mm diameter were produced from NiTi and Mg powders with hydraulic pressing and conventional sintering. The porosity in these specimens was formed by space holder technique with magnesium powder particles. The porosity levels and porosity architecture of specimens were validated via using Optical Microscope (OM). The thermal characterization of the porous alloys was done by DSC analysis to determine the phase transformation temperatures (Ms, Mf, As and Af) of the samples. The superelasticity experiments with the application of compressive force to these specimens were conducted for the determination of the Md point. Md point is defined as the highest temperature at which stress induced martensite can be obtained by loading. Uniaxial compression tests performed at different temperatures starting from Ms+15°C by loading up to 3% constant strain value was achieved and unloading to 0 MPa level. The temperature of the specimen was increased by 30°C in each cycle till the reverse transformation was vanished. After these procedures, the phase diagrams of Ni-rich NiTi alloys with different porosity levels were obtained in order to identify temperature window at which superelasticity was observed for novel actuator applications.tr_TR
dc.description.tableofcontentsABSTRACT i ÖZ iii ACKNOWLEDGEMENTS v TABLE OF CONTENT vi LIST OF TABLES ix LIST OF FIGURES x LIST OF SYMBOLS AND ABBREVIATIONS xiii 1. INTRODUCTION 1 1.1. State of the Art 1 1.1.1 Shape Memory Effect & Superelasticity 1 1.1.2 Ni-Ti Shape Memory Alloys 3 1.1.3 Ni-Ti Alloys with Porosity and Their Characterization in Literature 7 1.2. Objective 9 1.3. Expected Impact 9 2. LITERATURE REVIEW 11 2.1. Production of Porous NiTi Alloys 11 2.1.1 Existing Porous NiTi Production Methodologies 11 2.1.2 Powder Metallurgy Techniques used for Porosity Formation 11 2.1.3 Space Holder Technique and Magnesium 15 2.2. Superelasticity Characterization 16 2.2.1 Maximum Temperature to Induce Martensite (Md) 16 2.2.2 Superelasticity Behaviour of Porous NiTi Alloys Produced with SPT 18 3. EXPERIMENTAL PROCEDURE 20 3.1. Production of Specimens 21 3.1.1 Materials Used 21 3.1.2 Hydraulic Pressing 22 3.1.3 Two-step Conventional Sintering 23 3.2. Macro-porosity Calculations 26 3.3. Metallographic Imaging 28 3.4. Differential Scanning Calorimeter Analysis 28 3.4.1 Specimen Preparation 29 3.4.2 DSC Analysis Procedure 29 3.5. Superelasticity Tests 30 4. RESULTS & DISCUSSION 33 4.1. Production Process Review 33 4.2. Thermal Characterization 39 4.3. Structural Characterization of Specimens Produced 42 4.3.1 Porosity Levels and Distribution 42 4.3.2 Micrographs of the Specimens 43 4.4. The Superelasticity Behaviour of Specimens 45 4.4.1 Superelasticity Behaviour with Temperature 46 4.4.2 Critical Stress to Induce Martensite vs Temperature Diagrams 54 4.4.3 Comparison of Young’s Modulus and Irrecoverable Strain Amounts 57 5. CONCLUSION 60 REFERENCES 61 APPENDIX 1: Technical Drawing of the Specimen Holder 64 APPENDIX 2: Calculated Porosity Percentages by Image Analysis 65 APPENDIX 3: Microscope Images of First 10% Mg Added Specimen 67 APPENDIX 4: Microscope Images of First 20% Mg Added Specimen 69 APPENDIX 5: Microscope Images of First 30% Mg Added Specimen 71 APPENDIX 5: Microscope Images of First 40% Mg Added Specimen 73tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectPorous Shape Memory Alloys
dc.subjectNiTi Alloys
dc.subjectPhase Diagram
dc.subjectStress-İnduced Martensite
dc.titleDetermination of Stress Vs. Temperature Phase Diagram Of Niti Shape Memory Alloys With Different Porosity Levelstr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetKonvansiyonel malzemelerle karşılaştırıldığında bir çok ayırt edici özelliğe sahip olan şekil bellek alaşımları son 40-50 yıldır çalışılmakta ve mühendislik uygulamalarında kullanılmaktadır. En çok kullanılan şekil bellek alaşımlarından olan NiTi alaşımları ise yüksek geri kazanılabilen gerinimi, biyo-uygunluğu, ve termomekanik performansı ile Cu-bazlı Fe-bazlı diğer şekil bellek alaşımlarından ayrılarak havacılık, biyomedikal ve diğer ticari uygulamalarda iyi bir yer edinmiştir. Bu özelliklerin yanında, gözenekli NiTi alaşımları ise düşük yoğunlukta yüksek mukavemet, gaz geçirebilirliği ve kemiğe yakın elastik modülüsü ile daha yüksek biyomekanik uygunluğa sahiptir. Bu ileri özelliklerine ragmen, gözenekli NiTi alaşımlarının termomekanik davranışları henüz çok iyi bilinmemektedir. Bu çalışmada, farklı gözenek oranlarına (%10, %20, %30 ve %40 gözenekli) sahip NiTi alaşımlarının gerilim-sıcaklık faz diagramları ve super-elastik davranışları mikroyapısal, termal ve mekanik karakterizasyon testleri kullanılarak belirlenmiştir. 10 mm çapa sahip olan gözenekli numuneler NiTi ve Mg tozlarının hidrolik pres ile sıkıştırılması ve konvansiyonel sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Numunelerdeki gözenekli yapı magnezyum boşluk tutucu yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon testleri (optic mikroskop) ile numunelerin gerçek gözenek oranları ve yapıları teyit edilmiştir. Gözenekli numunelerin termal karakterizasyonu ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizi ile faz değişim sıcaklıklarının (Ms, Mf, As ve Af) belirlenmesi yardımı ile yapılmıştır. Süper-elastik karakterizasyonu ise farklı sıcaklıklarda (%3 sabit gerinime kadar yüklenmesi Ms+15°C sıcaklıktan başlanarak her testte numune sıcaklığını 30°C artırılması ile) gerçekleştirilmiş olan basma testlerinde Md sıcaklığının (gerilim sebepli martensit fazing görüldüğü en yüksek sıcaklık) belirlenmesi ile yapılmıştır. Bu prosedürlerden sonra, farklı gözenek oranlarına sahip Ni-zengin NiTi alaşımlarının faz diagramları, yeni mühendislik uygulamaları için akma mukavemetinin sıcaklık ile yükseldiği sıcaklık aralığını (Ms ve Md arasında) belirlemek için oluşturulmuştur.tr_TR
dc.contributor.departmentMakine Mühendisliğitr_TR
dc.contributor.authorID10212287tr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster