Influence of heat treatment parameters on the tribological performance of Ti6Al4V components produced by laser powder bed fusion

Abstract

Eklemeli imalat yöntemi, işleme, kalıplama veya döküm yöntemleri gibi geleneksel yöntemleri kullanarak inşa edilmesi çok zor veya çok pahalı olan tasarımları daha ucuz ve daha kolay üretmemize olanak tanır. Bu yöntem sayesinde çok daha karmaşık parçaların üretimi mümkün kılındığı gibi aynı zamanda eklemeli imalatla hayatımıza giren yeni tasarım yöntemleriyle daha hafif ve daha fonksiyonel parçalar da üretilebilmektedir. Birçok metal ve polimer bazlı eklemeli imalat yöntemi vardır. Metal eklemeli imalat yöntemlerinden biri olan SLM teknolojisi son yıllarda pek çok farklı sektörde kullanım alanı bulmuştur. Seçici lazer eritme teknolojisi, düşük atık miktarı, daha hızlı üretim avantajları ve karmaşık geometrik yetenekleri nedeniyle avantajlıdır. Son zamanlarda eklemeli imalat teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte Ti6Al4V alaşımı, yüksek özgül mukavemeti, bükülme direnci ve biyouyumluluk nedeniyle biyomalzeme, askeri sanayi, otomobil, denizcilik, kimya sanayi, havacılık ve uzay sanayi gibi birçok alanda uygulama alanı bulmuştur. Bununla birlikte, yüksek sürtünme katsayısı (COF) ve kayma ve aşındırma koşulları altında yıkıcı aşınma nedeniyle tribolojik özellikleri zayıftır. Bu, tribolojik özelliklerin önemli olduğu biyolojik sistemlerde eklemler vb. gibi Ti bazlı bileşenlerin güvenilirliğini azaltabilir. Bu tezde, eklemeli imalat teknolojisi ile Ti6Al4V alaşımı deneysel numuneleri üretilecektir. Parçaların üretim esnasındaki bazı parametreleri sabit olurken, farklı ısıl işlem parametreleri ile parçalar ısıl işleme sokulacaklar. Bu deney sonucunda, çeşitli ısıl işlem parametrelerinin üretilen parçaların mikroyapı ve tribolojik özellikleri üzerine etkisi incelenecektir.The additive manufacturing method allows us to produce cheaper and easier designs that are too difficult or too expensive to build using traditional methods such as machining, molding or casting methods. Thanks to this method, the production of much more complex parts is made possible, and at the same time, lighter and more functional parts can be produced with new design methods that have entered our lives with additive manufacturing. There are many metal and polymer-based additive manufacturing methods. SLM technology, one of the metal additive manufacturing methods, has found use in many different sectors in recent years. Selective laser melting technology is advantageous due to its low waste amount, faster production benefits, as well as its complex geometric capabilities. Recently, with the rapid development of additive manufacturing technology, Ti6Al4V alloy has found applications in many fields such as biomaterial, military industry, automobile, marine, chemical industries, aviation and space industry due to its high specific strength, bending resistance and biocompatibility. However, their tribological properties are poor because of high COF and catastrophic wear under sliding and fretting conditions. This may diminish the reliability of Ti-based components such as joints, etc., in biological systems where tribological properties are important. In this thesis, Ti6Al4V alloy experimental samples will be produced with additive manufacturing technology. While some parameters of the parts during production will be constant, the parts will be heat treated with different heat treatment parameters. As a result of this experiment, the effects of various heat treatment parameters on the microstructure and tribological properties of manufactured parts will be experimentally examined.