Inconel 718 nikel alaşımının bilyalı dövme ve erozif aşınma davranışlarının incelenmesi

Abstract

Inconel 718 nikel süper alaşımları havacılık ve uzay sanayinde sahip oldukları özelliklerden ötürü yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Inconel 718 malzemesinden imal edilmiş kompresör ve türbin kanatçıkları servis şartları altında çalışırken katı partiküllerin motorun içine hava ile çekilmesi sebebiyle kanatçıklarda erosiv aşınma hasarına sebep olmaktadır. Bu nedenle, Inconel 718'in aşınma direncini arttırmak için, bilyalı dövme (shot peening) yaygın olarak kullanılan önemli bir işlemdir. Bilyalı dövme işlemiyle malzeme yüzeyinde yüzey sertliğinde artış sağlanırken aynı zamanda eroziv aşınma dayanımına katkısını araştırmak bu tezin temel hedeflerinden biri olacaktır. Tez kapsamında Inconel 718'e önce bilyeli dövme işlemi uygulanarak yüzey sertliğinde artış sağlanmıştır. Bilyeli dövme yöntemi ile yüzey sertleştirme işleminden sonra yüzey pürüzlülük değerlerine bakılmış aynı zamanda yüzey sertlik ölçümleri de yapılmıştır. Daha sonraki aşamada ise bilyeli dövme yöntemi ile yüzey serleştirmesi yapılan numunelere katı partikül erozyon testi uygulanmıştır. Bilyeli dövme yönteminde, basınç ve çelik bilyelerin boyutu işlemin başarısı için önem arz ettiğinden dolayı, iki farklı basınç ve iki farklı bilye boyutu ile beş farklı zamanda uygulanmıştır. Bilyeli dövme yöntemi ile 1,5 bar ve 3 bar basınçla 1 dakika, 2 dakika, 3 dakika, 5 dakika, 10 dakika süre ile yüzey sertleştirmesine tabi tutulan Inconel 718; alümina partiküller ile aşındırılmıştır. Tüm bu parametrelerin Inconel 718 alaşımının erozif aşınma davranışına etkisi hesaplanan erozyon oranları ile elde edilen grafikler yardımıyla yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlar katı partikül erozyonuna maruz kalan uygulamalarda erozif aşınma hasarının en aza indirilmesi için doğru tasarımların gerçekleştirilmesi noktasında büyük önem arz edecektir ve ilerisi için mühendislere fikir verecektir. Bu yüksek lisans tezinin amacı; farklı servis şartları altında çalışan Inconel 718 malzemesinden imal edilmiş parçalarda uygulanacak bilyalı dövme işleminin ve sonrasında gerçekleştirilen eroziv aşınma testlerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerini ortaya koymaktır. Ayrıca, bilyalı dövme işleminin erosiv aşınma dayanımına etkisi olup olmadığı incelenmiştir.

Inconel 718 nickel super alloys are widely used in aviation and aerospace industries. Compressors and turbine blades made of Inconel 718 material work under service conditions and cause erosive wear damage in the blades as solid particles are drawn into the engine by air. For this reason, in order to increase the wear resistance of the Inconel 718, shot peening is an important process that is widely used. This thesis aims to increase the surface hardness of the material surface utilizing shot peening process and at the same time to investigate its contribution to erosive wear resistance. Within the scope of the thesis, Inconel 718 was first applied to the shot peening process to increase the surface hardness. After the surface hardening process, surface roughness values were examined by using the shot peening and surface hardness measurements were also made. In the later stage, solid particle erosion test was applied to the specimens which were shot peened. Since the size of the pressure and steel balls are essential for the success of the process in the shot peening method, it has been applied in five different times with two different pressure and two different ball sizes. Inconel 718, which has been subjected to surface hardening for 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, 10 minutes with 1.5 bar and 3 bar pressure by shot peening method; eroded with alumina particles. The effect of all these parameters on the erosive wear behavior of the Inconel 718 alloy was interpreted with the help of the graphs obtained by the calculated erosion rates. The results obtained will be of great importance for correct designs to minimize erosive wear damage in applications exposed to solid particulate erosion and will give an idea to engineers for the future. The aim of this master thesis is; Inconel 718 material is working under different service conditions to be applied to parts of the shot peening process and subsequent erosive wear tests to determine the effects of surface roughness. Besides, it has been investigated whether the impact of erosive wear resistance of the shot peening.