Sürtünme Karıştırma Prosesinin Çok İnce Tane Yapılı, Yüksek Mukavemetli Ve Hafifletilmiş Otomobil Gövde Bileşenlerinin Geliştirilmesinde Kullanılması: Deformasyon Davranışı, Yapısal Ve Mekanik Özellikler

Abstract

Bu projede otomotivde kullanılan güncel malzemelerden olan IF, DP ve TRIP çeliklerine sürtünme karıştırma prosesi (SKP) uygulanarak, söz konusu malzemelerin düşük yakıt tüketimli ve hafif otomobil üretimindeki etkinliğinin arttırılması hedeflendi. Bu kapsamda, SKP?nin yüksek mukavemetli saclara güvenli ve tekrarlanabilir seviyede stabil olarak uygulanmasına imkan sağlayacak bir deney düzeneği tasarlanarak imal ettirildi. Bu düzenek kullanılarak uygulanan SKP?nin incelenen çeliklerin yapısal özellikleri ile statik, çevrimsel ve darbe yüklemeler altındaki deformasyon davranışları ve şekillendirilebilirlik özellikleri üzerindeki etkileri incelendi. Yapısal incelemeler kapsamında, SKP sırasında oluşan termo- mekanik etkilerin sonucunda meydana gelen deformasyon bölgeleri ve bu bölgelerin tane boyutu, faz dönüşümleri ve malzeme akışına ait temel özellikler değerlendirildi. Bu özelliklerin deformasyon ve pekleşme davranışları ile mukavemet-süneklik özellikleri üzerindeki etkileri oda sıcaklığında çekme deneyleri ile belirlendi. SKP uygulanmış durumdaki çeliklerin çevrimsel yüklemeler altında çatlak oluşturma ve çatlak ilerleme davranışlarının belirlenmesinde ise yorulma deneylerinden yararlanıldı. Araştırmaya konu edilen çeliklerin darbe sönümleme davranışları üzerindeki etkileri ağırlık düşürme testleri ile ortaya konuldu. Çalışmadan elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde, SKP sonrasında IF- çeliğinin tane yapısı önemli oranda inceltilerek sertlik, akma dayanımı ve çekme dayanımı değerlerinde iki kata yakın artış elde edildi. Bu artış süneklik ve şekillendirilebilirlik özelliklerinde ise belirgin bir azalma olmadan sağlandı. Ayrıca, IF-çeliğinin SKP öncesinde sergilediği 240 MPa?lık mukavemet sınırı işlem sonrasında 260 MPa değerine arttırıldı. SKP sırasında meydana gelen ısıdan etkilenmiş bölge ve bu bölgenin diğer deformasyon bölgelerine göre sergilediği farklı mekanik özelliklerin darbe yüklemeleri altındaki deformasyon davranışını olumsuz etkilediği anlaşıldı. DP-çeliğinin ferritik matrisin tane sınırlarında bulunan çok ince martenzit parçacıklarından meydana gelen içyapısında, SKP işlemi sonrasında martenzit fazının kütlesel hale gelmesine neden oldu. Bu yapısal dönüşün çeliğin sertlik ve mukavemet değerlerini iki kattan daha fazla arttırdı. Bu mukavemet artışı, uniform uzama değerlerinin az da olsa azalmasına neden oldu. Bu durum şekillendirilebilirlik davranışının da olumsuz etkilenmesi ile sonuçlandı. Ancak, SKP ile elde edilen etkin mukavemet artışı çeliğin yorulma mukavemetini 350 MPa?dan 480 MPa değerine yükseltilmesini sağladı. Yorulma davranışında sağlanan bu olağanüstü iyileşmenin, projenin otomotivdeki uygulama potansiyelini gösterdiği düşünülmüştür. SKP sonrasında oluşan kütlesel martenzitin, sünek ferritik matrisin sürekliliğini önemli oranda azaltması ve SKP deformasyon bölgeleri arasındaki mekanik davranış farklılıkları darbe yüklemesi altındaki sönümleme yeteneğini bir miktar azaltmaktadır. TRIP-çeliğinin ferritik matris içerisinde yer alan beynit ve kalıntı ostenit fazından meydana gelen içyapısı uygulanan SKP sonrasında martenzit ve düşük oranda ferrit içeren bir içyapıya dönüştü. Yapıdaki meydana gelen martenzit temelde sertlik ve mukavemet değerlerini çok yüksek sevide (üç kat) artmasına neden oldu. Bu artış TRIP-çeliğinin deformasyon davranışını önemli oranda değiştirerek, plastik deformasyona yatkın olarak tanımlanabilecek davranışı, yüksek elastik mekanik performansın ön plana çıktığı bir davranışa büründü. Bu durum, şekillendirilebilirlik davranışının azalmasına neden olmaktadır. Martenzitin çatlak oluşturma ve ilerletmede sergilediği düşük performans çeliğin yorulma mukavemetini ile darbe sönümleme davranışında da azalmasına neden oldu. Proje çalışmasında elde edilen sonuçlar SKP?nin otomotivde kullanılan çelik sacların mekanik performansını etkin şekilde iyileştiren, kolay uygulanabilir ve düşük maaliyetli bir proses metodu olduğunu göstermektedir.