Martensitik faz dönüşümleri için mikromekanik temelli bir model

Abstract

Martensitik faz dönüşümleri şekil hafızalı alaşımların ana deformasyon mekanizmasını oluşturan, çeliğin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde çok büyük önemiolan katı-katı faz dönüşümleridir. Bu dönüşümlerin oluşumu esnasında, cisminbazı bölgelerindeki yüksek dönüşüm gerinimleri yüksek gerilmelerin oluşmasınasebep olur. Bu bölgelerde inelastik gerinimler oluşur ve faz dönüşümünün termodinamiğini ve kinetiğini etkiler. Uygulanan yük ve sıcaklık sonucunda oluşan fazdönüşümü süresince mikroyapıda meydana gelen değişikliklerin belirlenebilmesi,malzemenin mekanik özelliklerinin bu değişikliklere göre tasarlanmasına olanaksağlar. Bu amaçla, yakın zamanda elastik ve inelastik malzemelerdeki martensitikfaz dönüşümlerinin mikromekanik tabanlı modelleri (Özsoy ve Levitas, 2007)geliştirilmiştir. Bu çalışmada elastik malzemelerdeki faz dönüşümleri için detaylıbir sayısal çalışma yapılmasına rağmen gerçek malzeme parametreleri kullanılmamıştır. Ayrıca, inelastik malzemelerdeki martensitik faz dönüşümlerininsayısal çalışması tamamlanmam şt r.Bu tez çalışmasında, öncelikle Özsoy ve Levitas'ın (2007) elastik malzemeler içingeliştirdikleri model şekil hafızalı bir alaşım için kullanılarak deneysel çalışmalarlakarşılaştırma yapılarak doğrulamıştır. Daha sonra inelastik malzemeler içingeliştirilen modelin farklı şartlardaki mikroyapı değişimleri, bu değişimlerin sebepleri, plastik deformasyonun ve uygulanan gerilme veya sıcaklığın faz dönüşümüüzerindeki etkisinin belirlenmesi için hesaplamalı bir teknik geliştirilerek nümerikçalşması yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Martensitik Faz Dönüşümleri, Mikromekanik, Plastisite.

Martensitic phase transformations are solid to solid phase transformations,which have an important role in determination of mechanical properties ofsteels and represent the main deformation mechanism of shape memory alloys.During such transformations, large transformation strain in some regions ofa body results in development of large stresses. At these regions, inelasticstrains develop and aects the thermodynamics and kinetics of the phasetransformation. Determination of changes that occur in the microstructureduring phase transformation taking place under applied load and temperatureenables the design of mechanical properties of a material with respect to thesechanges. For this purpose, micromechanics based models for martensitic phasetransformations in elastic and inelastic materials (Ozsoy and Levitas, 2007) havebeen developed recently. Although a detailed numerical study has been made forelastic materials in the study, real material parameters have not been used. Also,numerical study of martensitic phase transformations in inelastic materials hasnot been completed.In this thesis study, rstly, the model developed by Ozsoy and Levitas (2007) forelastic materials is studied numerically for a shape memory alloy and veried bycomparison with experimental results. Then, the model developed for inelasticmaterials is studied numerically by developing a computational technique todetermine the changes in microstructure under dierent conditions, the reasonbehind such changes, and inuence of plastic deformation and applied stress ortemperature on phase transformations.Keywords: Martensitic Phase Transformations, Micromechanics, Plasticity.