Search

Biomaterials used in the human body to implement lost function are natural or artificial materials. Ti-6Al-4V alloy which is used as orthopedic implant is one of these materials. The performance of orthopedic implant material may be compromised when exposed to fretting fatigue loading. Some surface treatment may be used to reduce fretting fatigue damage. Ball Burnishing (BB) is one of treatments. Ball Burnishing process is a simple mechanical surface treatment used commercially. This study investigates the effects of surface treatment on the plain and fretting fatigue properties of Ti-6Al-4V. Additionally, two-stage test is applied to investigate crack initiation of fretting fatigue specimens. The test results showed that Ball burnishing process has positive effect on plain and fretting fatigue behaviour of Ti-6Al-4V implant material, Biyomalzemeler insan vücudunda fonksiyonları yerine getirmek için kullanılan doğal ya da yapay malzemelerdir. Bu malzemelerden biri ortopedik implant olarak kullanılan Ti-6Al-4V alaşımıdır. Ortopedik implant malzemesinin performansı fretting yorulmasına maruz kalarak azalabilir. Bazı mekanik yüzey işlemleri fretting yorulma ömrünü arttırabilir. Ball Burnishing (BB) bu işlemlerden bir tanesidir. Ball Burnishing işlemi kolayca uygulanabilen basit bir mekanik yüzey işlemidir. Bu çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımının, düz yorulma ve fretting yorulma davranışı üzerine yüzey işleminin etkisini araştırılmıştır. Two-Stage test işlemi eklenerek fretting yorulma numunelerinde çatlak başlangıcının olup olmadığı gözlemlenmiştir. Sonuçlar, BB mekanik yüzey işleminin, düz ve fretting yorulma davranışlarını, önemli derecede arttığını göstermiştir

Bu çalışmada mühendisliktasarımında kullanılan klasik yöntem ile son zamanlarda yaygın bir kullanımalanı bulmaya başlayan &asılı& dayalı tasarım metodu karılaştırılmalıolarak verilmiştir. İlk olarak gerilme-dayanım yaklaşımı verilmiş ve buna bağlıolarak geliştirilen FOSM (birinci-derece ikinci moment yaklaşımı detaylı olarakanlatılmış ve bu yöntemin eksikliklerin gidermek amacıyla geliştirilen FORM(birinci-dereceden güvenilirlik yöntemi) ve SORM (ikinci-dereceden güvenilirlikyöntemi) yöntemleri verilmiştir. Bu yöntemlerden farklı olarak simülasyonadayanan Monte Carlo Simülasyonu anlatılmıştır. Verilen bu yöntemlerin uygulanışıbir örnek vasıtasıyla gösterilmiştir.&nbsp

ÖZET Doktora Tezi ÖN ŞEKİL DEĞİŞTİRME İLE OLUŞTURULAN ARTIK GERİLMELERİN YORULMA DAVRANIŞI ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ Recep Sadeler Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Doç.Dr. Adnan Özel Mühendislik malzemelerinin yorulma davranışları üzerinde artık gerilmelerin dikkate değer bir etkisi vardır. Orta ve yüksek sertlikli malzemelerin yüzey bölgelerinde mekanik, termik, veya termokimyasal işlemler ile oluşturulan bası artık gerilmeleri, dinamik yüklemeye maruz malzemelerde yorulma özelliklerini geliştirebilir. Bu çalışmada, iki farklı ısıl işlem uygulanmış AISI 4140 ( normalizasyon ve yağda- soğutulup-temperleme ) çeliğinden imal edilmiş farklı çentik yarıçaplarına ( r=l, 1.5 ve 2mm ) sahip numunelerde, ön şekil değiştirme işlemi ile oluşturulan bası artık gerilmesinin yorulma özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Yorulma deneyleri döner eğilmeli test ( R=-l ) cihazında gerçekleştirilmiştir. Söz konusu yöntem ile oluşturulan bası artık gerilmelerinin çentik bölgesindeki dağılımı geliştirilen sonlu eleman yöntemi ( SEY ) ile belirlenmiştir. SEY çözümünden elde edilen artık gerilme sonuçları, ANSYS 5.7 ile karşılaştırılmış ve sonuçların oldukça uyumlu olduğu saptanmıştır. Çentik bölgesinde artık gerilmelerin bir konsantrasyon etkisi gösterdiği, bu etkinin malzeme geometrisine ilaveten malzemenin mukavemetine de bağlı olduğu, bu bölgedeki artık gerilme dağılımından belirlenmiştir. Gerilme değişiminin söz konusu olduğu çentik civarında, ön şekil değiştirme ile oluşturulan bası artık gerilmelerinin yorulma ömrü üzerinde en büyük etkiye sahip olduğu saptanmıştır. Malzemenin sertliği, akma mukavemeti, çentik etkisi ve seçilen ön yükleme oranı (yükleme genliğine) gibi parametrelerin, bası artık gerilmesinin söz konusu etkisini değiştirme yeteneğine sahip önemli değişkenler olduğu saptanmıştır. Metallografik incelemeler için optik mikroskop, SEM ( taramalı elektron mikroskobu ), ve X-ışınları yansıması yöntemleri kullanılmıştır. 2002, 137 sayfa Anahtar kelimeler : Yorulma, artık gerilmeler, sonlu eleman yöntemi ABSTRACT Ph.D.Thesis THE INVESTIGATION OF EFFECT OF RESIDUAL STRESSES INDUCED BY PRE-STRAINING ON FATIGUE BEHAVIOUR Recep Sadeler Atatürk University Institute of Applied Science Department of Mechanical Engineering Supervisor : Doç.Dr. Adnan Özel Residual stresses have significant effects on the fatigue behaviors of engineering materials. The compressive residual stresses which are induced on the surface region of the materials with medium and high hardness by mechanical, thermal and thermo- chemical processes may improve the fatigue properties of the materials subjected to dynamic loadings. In this study, the effect of the compressive residual stresses on the fatigue properties are investigated in the samples with different radius (r =1, 1.5 and 2 mm) manufactured from AISI 4140 steel for which two different heat treatments (normalized and oil quenched-tempered) were applied. The fatigue tests are carried out at the rotating bending (R=-l) test machine. The distribution of the compressive residual stresses induced by the process mentioned in the notch region is determined by the Finite Element Method ( SEY ) developed by the author. The results of the residual stress are compared with that of ANSYS 5.7, and it is found that the results are quite coincident. It is observed from the distribution of the compressive residual stress in the notch that the residual stress exhibits a concentration effect in the notch region, which is dependent on the material strength as well as the material geometry. In the vicinity of the notch subjected to the stress gradient it is also determined that the compressive residual stresses induced by pre-straining have the most significant effect on the fatigue life. The parameters such as the hardness of the material, the yielding stress, the notch effect and the selected stress amplitude are appeared as the important parameters that have the ability of changing the mentioned effect of the compressive residual stress. Optic microscope, SEM (Scanning Electron Microscope) and X-ray are used for the metallographic studies. 2002, 137 pages Keywords : Fatigue, residual stresses, finite element method 138

Meyvecilikte seyreltme, meyve kalitesini artırmak amacıyla tatbik edilen kültürel işlemlerden birisidir. Golden ve Starking Delicious elma çeşitlerinde 1995-96 yıllarında, Tortum (Erzurum)'da yürütülen bu çalışmada, bazı seyreltme uygulamalarının meyve seyrelme oranı, meyvenin bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine olan etkileri incelenmiştir. Her iki yılda da bütün uygulamalar kontrole göre meyve seyrelme oranını artırmıştır. Hem Golden, hem de Starking Delicious elma çeşitlerinde elle seyreltme uygulamalarının % 90'lık dozu en yüksek seyrelmeyi sağlamıştır. Kimyasal uygulamalarda ise Golden Delicious'ta 10 ppm NAA (1. yıl % 89.03, 2. yıl % 88.17), 40 ppm NAAm (1. yıl % 87.60, 2. yıl % 88.12), Starking Delicious'ta ise 40 ppm NAA (1. yıl % 86.84, 2. yıl % 88.86) ve 20 ppm NAAm (ilk yıl % 89.77, ertesi yıl % 80.74)'in nispeten yüksek düzeyde seyreltici etki yaptıkları tespit edilmiştir. Seyreltme uygulamaları kontrole göre meyve ağırlığı, meyve hacmi, meyve boyu ve meyve çapında artış meydana getirmiştir. Golden Delicious'ta 1995-1996 yıllarında doza göre değişmekle birlikte meyve ağırlığında % 56 - 78, meyve hacminde % 49 - 61, meyve boyunda % 13 - 30, meyve çapında % 26 - 26 arasında; Starking Delicious'ta ise meyve ağırlığında % 57 - 80, meyve hacminde % 96 - 64, meyve boyunda % 14 - 28, meyve çapında da % 8 - 18 düzeylerinde bir artışın meydana geldiği saptanmıştır. Her iki çeşitte de, seyreltme uygulamaları sonucunda, meyvenin bazı kimyasal özellikleri (SÇKM, pH, titre edilebilir asit, toplam şeker, indirgen şeker) kontrolden istatistiki olarak farklı bulunmuştur. Golden Delicious çeşidinde 1995 ve 1996 yıllarında sırasıyla SÇKM'nin % 12.43 - 14.91 ve % 12.25 - 14.34; pH'nın 2.97 - 3.34 ve 3.00 - 3.41; titre edilebilir asit içeriğinin % 0.19 - 1.05 ve % 0.32 - 0.79; toplam şeker % 8.72 - 12.09 ve % 10.39 - 11.95; indirgen şekerin de % 7.17 - 8.00 ve % 8.31 -10.03 arasında değiştiği belirlenmiştir. Starking Delicious'ta ise SÇKM'de % 50'lik elle seyreltme (% 15.10 ve % 13.85); pH'da 40 ppm'lik NAAm (3.37 ve 3.87); titre edilebilir asitte 10 ppm'lik NAA (% 0.64 ve % 0.52); toplam şekerde 10 ppm'lik NAAm (% 11.47 ve % 11.24); indirgen şekerde ise 10 ppm'lik NAAm (% 8.39 ve % 8. 14) 'in her iki yılda da kontrole göre daha iyi sonuçlar verdiği ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca seyreltme uygulamalarında, meyve büyüme hızının kontrolden daha iyi olduğu saptanmıştır. Thining of fruit is one of the important cultural method to increase quality of fruit in fruit culture. This study was undertaken to determine the effects of some thining methods on ratio of fruit thining, physical and chemical characteristics of fruit of Golden and Starking apple varieties in 1995 and 1996. Ratio of thining increased with all thining application when compare to control in both of the years. The highest thining levels were obtained with 90 % of hand thining application in Golden and Starking Delicious varieties in two years. Application of 10 ppm and 40 ppm of NAA on Golden Delicious increased thining ratio as 89.03 % and 87.60 % in the first year and 88.17 % and 88. 12 % in the second year, respectively. Also, application of 40 ppm and 20 ppm of NAA on Starking Delicious increased levels thining as 86.84 % and 89.77 % in the first year and 88.86 % and 84.74 % in the second year, respectively. Fruit weight, fruit volume, fruit lenght and fruit size increased with thining application compared to control. Their values were as fallows; 56-78 % fruit weight, 49-61 % fruit volume, 13-30 % fruit lenght and 26-26 % fruit size in Golden Delicious and 57-80 % fruit weight, 96-64 % fruit volume, 14-28 fruit lenght and 8-18 % fruit size in Starking Delicious based on applying of different doses in 1995 and 1996 there were statistically difference about some chemical characteristics of fruit such as TSS, pH, titrable acidy, total sugar and induced sugar when compare to control depend on thining applications both of the cultivars. TSS, pH, titrable acidity, total sugar and induced sugar ranged 12.43- 14.91 % and 12.25-14.34 %, 2.97-3.34 and 3.00-3.41; 6.19-1.05 % and 0.32-0.79 %, 8.72-12.09 % and 39. 11-1 1.95 %; 7.17-8.00 % and 8.31-10.03 % in Golden Delicious in 1995 and 1996, respectively. In Starking Delicious, chemical characteristics values were higher than control in both of the years. The characteristics were as fallows; 18. 10-13.85 TSS at 50 % of hand thining, 3.37-3.87 pH at 40 ppm of NAA, 0.64-0.52 % titrable acidity at 10 ppm at NAA, 11.47 -1 1.24 % total sugar at 10 ppm of NAA, 839-8.14 % in duced sugar at 10 ppm of NAA applications. In addition, fruit applied thining developed well when compared to control. 59

Çarpışma konusu her zaman malzeme ve yapılardaki dalga yayılmasını ihtiva eder. Düşük çarpma hızlarında sadece elastik dalgalar oluştuğu için, gerilmeler malzemenin akma gerilmesinin altodadır. Yüksek çarpma hızlarında gerilmeler akma gerilmesini aşacak ve elastik dalgalara ilaveten elastik olmayan dalgalarda oluşacaktır. Taylor çarpma (impact ) testi modern mekanikte üzerinde en çok çalışılan konulardan biri olup, bu işlemde silindirik eleman rijid bir hedefe yüksek bir hız ile çarptırılır. Tepkinin fiziksel yapısını seçilen l/d oram ve çarpma hızı belirleyecektir. Bu çalışmada ANSYS 5.0 A kullanılarak, Al, X12CrNi 18 -8 paslanmaz çelik ve Cu'dan imal edilmiş silindirik elemanların, her bir işlemde geometrilerinin (l/d oram) sabit, çarpma hızlarının değiştiği kabul edilerek, kalıcı şekil değiştirmeler ve gerilme dağılımları analiz edilmiştir. The study of impact phenomena invariably involves the propagation of stress waves in materials and structures. At low impact velocities, stresses may be below the yield strength of the material so that only elastic stress waves are generated. In the case of high velocity impacts, stresses will exceed the yield strength and inelastic waves as well as elastic waves will be generated.. Taylor impact test is one of the most thoroughly studied problems in modern mechanics. In this process, a cylindrical projectile is striked with a high velocity to a rigid boundary. The physics of the response will be governed by choice of 1/d ratio and striking velocity. In this study, deformation and stresses distribution was analysed by using ANSYS 5.0 for the cylinders fabricated from aluminium, stainless steel, copper which was assumed that 1/d ratio is constant as striking velocities are verified. 92

Bu çalışma, 316L Östenitik Paslanmaz Çelik malzemenin korozyonlu yorulma davranışını, termal çevrim ve darbeli aşınma özelliklerini farklı korozyon sıvıları ortamında ilgili test cihazları yardımı ile yüzey işlemsiz ve işlemli olarak incelemektedir. Kullanılan yüzey işlemleri metalik ve seramik kaplama şeklinde olup, korozyonlu yorulma deneylerinde Al-5Mg malzeme kaplama, termal çevrim deneylerinde %5 Y2O3 kısmen stabilize ZrO2 (5YSZ-ZrO2) ve darbeli aşınma deneylerinde her iki kaplama da kullanılmıştır. 316L malzeme normal şartlar altında korozyon direnci çok iyi bir malzeme olarak bilinmesine rağmen, agresif çevre şartları altında bu özelliğini kaybedebilmektedir. Bu sebeple bahsedilen 3 çalışma şartı altında 316L malzeme kaplamalı ve işlemsiz olarak test edilmiştir. Düzlemsel eğilmeli yorulma test cihazı ile tam değişken yükleme şartları (R= -1) altında test edilen 316L numuneler, atmosfere açık ortamda (havada) ve değişik korozyon sıvılarında yüzey işlemsiz ve Al-5Mg kaplı olarak test edildi. Al-5Mg kaplama prosesinin, en saldırgan ortam olan %5 NaCl korozyon sıvısı içinde dahi taban malzemeyi iyi bir şekilde koruduğu gözlendi. Termal çevrim deneylerinde test numunelerine bir termal bariyer kaplama (TBK) türü olan %5 Y2O3 stabilize ZrO2 uygulandı, farklı sıcaklık aralıklarında korozyonlu yorulma deneylerinde kullanılan sıvılar altında termal çevrimlere maruz bırakıldı ve termal çevrimin kaplama üzerine etkileri incelendi. Deneylerde kullanılan doğal denizsuyunun diğer sıvılara kıyasla kaplama üzerinde bariz şekilde yıkıcı etkileri gözlenmiştir. Havada ve doğal denizsuyu ortamında gerçekleştirilen darbeli aşınma testlerinde ise her iki kaplamanın taban malzemeyi korumada nasıl bir davranış sergilediği incelendi. Kaplamalarda gözlenen aşınma miktarlarının denizsuyunda yapılan testlerde havada yürütülenlere kıyasla daha fazla olduğu tespit edildi. This study examines the corrosion fatigue behavior, thermal cycle and impact wear properties of 316L Austenitic Stainless Steel material with the help of the relevant test devices in different corrosion liquids environment with and without surface treatment. The surface treatments used are in the form of metallic and ceramic coatings, Al-5Mg coating in corrosion fatigue tests, 5% yittria stabilized ZrO2 (5YSZ- ZrO2) coating in thermal cycle tests and both coatings in impact wear tests. Although 316L material is known to be a very good corrosion resistance material under normal conditions, it can lose this feature under aggressive environmental conditions. For this reason, 316L material was tested with and without coating under the three working conditions mentioned. The 316L samples tested under the fully variable loading conditions (R = -1) with the planar bending fatigue tester were tested without surface treatment and Al-5Mg coated in air open to the atmosphere and in various corrosion fluids. Al-5Mg coating process was observed to protect the substrate well even in the most aggressive media, 5% NaCl corrosion fluid. In thermal cycle experiments, a thermal barrier coating (TBC) type 5% yittria stabilized ZrO2 was applied to the test samples, exposed to thermal cycles under liquids used in corrosion fatigue tests at different temperature ranges, and the effects of the thermal cycle on the coating were examined. Obviously destructive effects of natural seawater used in the experiments have been observed on the coating compared to other liquids. In the impact wear tests carried out in air and natural sea water environment, it was examined how both coatings behave in protecting the base material. The amount of abrasion observed in the coatings was found to be higher in sea water compared to those carried out in the air. 160

Daha sonra doldurulacaktır. Daha sonra doldurulacaktır. 0

Gemi pervane şaftları ve motor egzoz supapları gibi korozyonlu ortamlarda tekrarlı yükler altında çalışan parçalarda yorulma ve aşınma odaklı kalıcı hasarlar meydana gelebilmektedir. Bu nedenle malzemenin karakteristik özelliklerini değiştirmeden oluşacak hasarın önlenmesi için çeşitli yüzey teknikleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada korozif ortamın etkisiyle çeşitli eğilme ve titreşim yüklerine maruz kalan gemi pervane şaftlarının farklı polarizasyon yükleri altındaki korozyonlu yorulma (KY) ile darbeli aşınma (DA) davranışı deneysel olarak araştırıldı. AISI 316L deney malzemesi yüzeyine iki farklı parametreli bilye ile ezerek parlatma (BEP) işlemi uygulandı ve işlemin malzemenin KY ile DA davranışına etkileri incelendi. KY deneyleri oda sıcaklığında %3 NaCl çözeltisinde, döner eğilmeli yükleme altında (R= –1), 60 Hz frekansta gerçekleştirildi. SS 316L'nin %3 NaCl'de polarizasyon eğrileri çıkarıldı ve bu eğriler yardımı ile belirlenen (I) katodik, (II) pasif, (III) çukurlaşma ve (IV) transpasif potansiyel yüklemeleri altında KY deneyleri gerçekleştirildi. Artan anodik potansiyel ile birlikte korozyon hızının arttığı ve numunenin KY performansının azaldığı belirlendi. BEP işleminin KY dayanımını %33 kadar artırdığı, katodik koruma uygulaması ile birlikte bu artışın %65'e kadar çıktığı tespit edildi. Fraktografik incelemeler çukurcuk potansiyeli altındaki deneylerde yüzeyde korozyon çukurlarının meydana geldiğini ve yoruma çatlağının bu çukurlardan başladığını ortaya koydu. DA deneyleri ise oda sıcaklığında hava ve %3 NaCl koşullarında, 5 Hz frekansta, 560 N (0,12 J) çarpma kuvvetinde ve üç farklı (103, 104, 105) çevrim sayısında gerçekleştirildi. Çarpma elemanı olarak 13 mm çapında tungsten karbür bilyeler kullanıldı. Deneysel sonuçlar, yüzeydeki deformasyon miktarı ve aşınma hacim kaybının çarpma sayısı ile arttığını, 360 µm derinliğe kadar deforme olmuş bir tane yapısının meydana geldiğini ve BEP işleminin 105 çevrim DA kaynaklı hacim kaybını %65'e kadar azalttığını gösterdi. Ek olarak hava ortamında aşınma mekanizması pul benzeri oluşum ve tabakalaşma şeklinde meydana geldi, yüzeyde sürtünme oksidasyonu oluştu. Solüsyon ortamında ise bu oluşumlar gözlemlenmedi ve daha az aşınma kaybı oluştu. On machine parts which work under repetitive loads in corrosive environments such as ship propeller shafts and engine exhaust valves, permanent damage occurs caused by fatigue and wear. Therefore, various surface techniques have been developed to prevent damage without altering the properties of the material. In this thesis, corrosion fatigue (CF) and impact wear (IW) behavior of ship propeller shafts subjected to various bending and vibration loads with the effect of corrosive environment under different polarization loads were experimentally investigated. Ball burnishing (BB) process with two different parameters was applied to AISI 316L test material surface and effects of the process on CF and IW behavior of the material were investigated. CF tests were performed in a 3% NaCl aqueous solution at room temperature, at rotary bending loading (R = −1) and a frequency of 60 Hz. Polarization curves of SS 316L in %3 NaCl were extracted and CF experiments were performed under the determined (I) cathodic, (II) passive, (III) pitting and (IV) transpassive potential loads. It was concluded that with increasing anodic potential, corrosion rate increased and CF performance of the sample decreased. BB treatment raised fatigue strength up to 33%, and with cathodic protection, this raise was up to 65%. Fractographic investigations revealed that corrosion pits consisted on the surface in experiments under pitting potential and that the fatigue cracks originated from these pits. IW experiments were carried out in the air and 3% NaCl aqueous solution at room temperature, under 560 N (0,12 J) impact load, at a frequency of 5 Hz and three different (103, 104, 105) cycles. 13 mm diameter tungsten carbide balls were used as the impactor. Experimental results showed that amount of deformation on the surface and wear volume loss increased with impact cycle, a deformed grain structure occurred to a depth of 360 µm and BB treatment reduced 105 cycle IW sourced volume loss by up to 65%. In addition, wear mechanism in air tests occurred in the form of flake-like formation and delamination and wear oxidation formed on the surface. In %3 NaCl these formations were not observed and less wear loss occurred. 107

Sunulan çalışmada, AISI 1045 çeliğinin korozyonlu yorulma davranışı üzerine iki ayrı yüzey işleminin etkisi incelenmiştir. Deney numunelerinin bir kısmına yalnız bilyeli parlatma işlemi uygulanmış bir kısmına ise bilyeli parlatma işlemi ile birlikte akımsız nikel kaplama işlemi uygulanmıştır. Deneyler hava ortamının yanı sıra %5 NaCl çözeltisi içerisinde döner eğilmeli yorulma şartlarında (R=-1) gerçekleştirilmiştir. Korozyon ortamı altında yapılan yorulma deneylerinde numunelere 240 ile 450 MPa arasında değişen alternatif gerilmeler uygulanmıştır. Sonuçlar korozyonlu ortamın çeliğin yorulma ömrü üzerinde azaltıcı bir etkisinin olduğunu göstermiştir. Bunun yanı sıra uygulanan bilyeli parlatma yüzey işleminin korozyonlu yorulma ömründe artışa sebep olduğunu göstermiştir. Ayrıca bilyeli parlatma işleminin sonuçları ile karşılaştırıldığında ikili yüzey işleminin (bilyeli parlatma ile Ni-B kaplama) korozyonlu yorulma dayanımını iyileştirdiği kanıtlanmıştır. Korozyon ortamının numune yüzeyinin morfolojisi üzerindeki etkisi elektron tarama mikroskobu yardımıyla incelenmiştir. In the present study, the effect of two separate surface treatments on the corrosion fatigue behavior of AISI 1045 steel was investigated. Some of the test specimens were subjected to ball burnishing only, and ball burnishing and currentless nickel plating were applied to a part of the test specimens. Experiments were carried out in a rotating bending fatigue condition (R = -1) in a 5% NaCl solution as well as in the air environment. Alternative stresses ranging from 240 to 450 MPa were applied to the samples during the fatigue tests performed under the corrosion environment. The results showed that the corrosive environment had a reducing effect on the fatigue life of the steel. In addition, it has been shown that the applied ball burnishing surface treatment causes an increase in the corrosion fatigue life. Also a dublex treatment has been demonstrated to improve the corosion fatigue resistance compared to the results of the ball burnishing alone. The effect of the corrosion environment on the morphology of the sample surface was investigated by scanning electron microscopy (SEM). 64

7000 serisi Alüminyum alaşımları yüksek mukavemet özelliklerinden dolayı önemli bir yapısal malzeme haline gelmiştir. Bu alaşımın kullanıldığı farklı açık deniz yapılarda, kaynaklı yapısal elemanların korozif ortamlarda tekrarlı gerilmelere maruz kalmaktadırlar. Bu durum, kaynaklı parçaların korozyonlu yorulma özelliklerinin araştırılmasını önemli kılmaktadır. Yorulma deneyleri atmosfer ve deniz suyu ortamında R= 0 gerilme oranı için Düzlemsel Eğilmeli Yorulma test cihazında yapılmıştır. Kaynak sonrası uygulanan Basamaklı Isıl İşlemin (Two step Aging), kaynaklı 7020-T651 Alüminyum alaşımlarının yorulma ve korozyonlu yorulma davranışlarını önemli ölçüde iyileştirdiği tespit edilmiştir. Kaynaklı parçalarda yorulma özelliklerinin kaynaksız parçalarla mukayese edildiğinde kötüleştiği belirlenmiştir. Korozif ortamın, gerilme yığılmasına neden olarak çatlak oluşumunu hızlandıran çukurcukların oluşumuna neden olduğu belirlenmiştir. Bu çukurcuklar hem kaynaklı hem de kaynaksız yorulma numunelerinde yorulma ömürlerini azalttığı belirlenmiştir. Ayrıca, kaynaklı parçalarda kaynak kesitinde bulunan Isıdan Etkilen Bölgede (IEB) korozyon hassasiyetinin arttığı ve kaynak başlangıç noktalarının buralarda oluştuğu anlaşılmıştır. 7000 series Aluminum alloys have become an important structural material due to their high strength properties. In different offshore structures where this alloy is used, the welded structural elements are subjected to repeated stresses in corrosive environments. This makes it important to investigate the corrosion fatigue properties of the welded parts. The fatigue tests were performed in Plain Bending Fatigue Tester for R = 0 stress ratio in atmosphere and sea water environment. It has been found that two step aging applied after the welding has significantly improved the fatigue and corrosion fatigue behavior of the welded 7020-T651 aluminum alloys. It has been determined that the fatigue properties of the welded parts deteriorate when compared with non-welded parts. It has been determined that the corrosive environment causes the formation of pits that accelerate crack formation by causing stress concentration. These pits were found to reduce fatigue life in both the welded and the non-welded fatigue samples. In addition, it is understood that the welded parts have increased the corrosion sensitivity in the Heat Affected Zone (HAZ) and the weld starting points are formed here. 68

Klinik öncesi yorulma veya aşınma çalışmalarında in vivo deney ortamının etik sorunlarının olması, çok uzun sürede gerçekleşmesi ve maliyetinin yüksek olmasından dolayı in vitro laboratuvar deney ortamı önem kazanmıştır. Ayrıca çiğneme esnasında fizyolojik duruma bağlı olarak ağız içerisinde çiğneme kuvveti ve hareketinin in vitro ortamda tekrarlanabilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada imal edilecek çiğneme simülatör cihazı ile yapılan deneyler, laboratuvar şartlarında yapay ağız ortamının sağlanması (in vitro ortam) ile gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de üniversite ve devlet hastanelerinde kullanılan restoratif materyallerdeki farklı mekanik ve termal yorulma mekanizmalarının etkilerinin bilinmesi, restorasyon için hazırlanacak alanın güç dağılımı doğru şekilde hesaplanarak, hangi tip restorasyonda hangi tür malzeme kullanılması gerektiği hakkında bize bilgi verecektir.Bu araştırmada 1) Rezin kompozitte pre-heating prosedürü sonucunda dönüşüm derecesi (DC%) artışının aşınma miktarında ki etkisi, 2) Farklı ICET(İn vitro çiğneme ortamı sıcaklığı) sıcaklık faktörlerinin RTG ve PTG gruplarında hazırlanan rezin kompozit malzemelerin aşınma miktarındaki etkisi ve 3) DC% artışının hazırlanan yüzeylerin pürüzlülük miktarına etkisini incelenmiştir. Valux™ Plus, x-tra fil ve Charisma® Classic malzemeleri oda sıcaklığı (23°C) ve ön ısıtma sıcaklığında (60°C) 40 saniyelik sürede polimerize edilmişlerdir. RTG ve PTG gruplarının aşınma testleri 49 N yük ve 500.000 mekanik yükleme çevrimi ile birlikte farklı ICET(İn vitro çiğneme sıcaklığı) sıcaklık şartlarında iki eksenli çiğneme simülatörü cihazında gerçekleştirilmiştir. Bu araştırma sonucunda ICET ve ön ısıtma faktörlerinin, malzemenin mekanik davranışlarında ve yüzey pürüzlülüğünde etkili oldukları bulunmuştur. Pre-clinic fatigue or abrasion studies in vitro laboratory test environment become important because to be ethical problems of test environment in vivo, realization on long notice and high of it's cost. Also, by depending upon physiological condition in the course of masticatory, masticatory force inside mouth and repeatability of it's movement in vitro environment have importance. In this study the texts are held by produced chewing simulator device be realized with provided of artificial mouth environment (in vitro environment) on laboratory conditions. In Turkey, university and public hospitals restorative materials that used to known different mechanic and thermal fatigue mechanism's effect will give us information about which type restoration, which type of material that need to use by calculating power distribution of area that get ready for restoration. In this work: 1) Effect of increasing DC% on wear rate as a result of composites resin pre-heating procedure, 2) Influence of different in vitro Chewing Environment Temperature (5°C, 35°C, 55°C and 5/55°C) factors in the composites resin materials which were prepared in RTG (Room Temperature Group) and PTG (Pre-heating Temperature Group) on wear rate and 3) Effect of increasing degree of conversion (DC%) on the amount of surface roughness were examined. Valux™ Plus, x-tra fil and Charisma® Classic materials were polymerized at the pre-heating temperature of 60°C and at the curing time of 40s. The wear tests of RTG and PTG in ICET (In vitro Chewing Environment Temperature) conditions were performed by the dual-axis chewing simulator with 49 N load and 500,000 mechanical loading cycle. The ICET temperature and pre-heating factor for the increase in the mechanical behavior of the material and surface roughness was found to be effective. 151

Sunulan çalışmada, gerilme oranının fonksiyonu olarak iki farklı sertlik değerine sahip temas malzemelerinin sürtünmeli temas (Fretting) yorulma hasarı üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada taban ve temas malzemesi olarak savunma sanayi ve taşımacılık alanlarında kullanılan AZ61 Magnezyum Alaşımı kullanılmıştır. Ayrıca temas malzemelerin geometrisi köprü tipi olup, sertlik değerleri sırası ile 55,3 HV ve 83,3 HV olacak şekilde ısıl işleme tabi tutulmuştur. Deneyler düzlemsel eğilmeli (Plain bending) test cihazında, 40 MPa temas basıncı altında ve (R= -1), (R= 0,1) şartlarında yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre temas malzemelerinin sertliğindeki artış sürtünmeli temas yorulma dayanımını azaltırken, gerilme oranındaki artışın sürtünmeli temas yorulma dayanımını ciddi oranda arttırdığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sürtünmeli temas yorulması, gerilme oranı, teğetsel (yanal) kuvvet, bağıl kayma genliği, AZ61 magnezyum alaşımı. In the study that is presented, the effect of contact materials having two different hardness values is experimentally analyzed as a function of the stress ratio on fretting fatigue damage. AZ61 Magnesium Alloy, also used in defense industry and transportation, is used as bed and contact material in this study. Moreover, the geometry of the contact material is bridge type and it was subjected to a heat treatment having hardness values which are respectively, 55,3 HV and 83,3 HV. The experiments were held by a plain bending test machine, under the contact pressure of 40 MP and under conditions of (R=-1) and (R=0,1). According to the results, when the rise of hardness of contact material decreases the Fretting fatigue strength, the rise of stress ratio seriously increases the Fretting fatigue strength. Keywords: Fretting fatigue, stress ratio, tangential force, relative slip amplitude, AZ61 magnesium alloy. 88

Biyomalzemeler insan vücudunda fonksiyonları yerine getirmek için kullanılan doğal ya da yapay malzemelerdir. Bu malzemelerden biri ortopedik implant olarak kullanılan Ti-6Al-4V alaşımıdır. Ortopedik implant malzemesinin performansı fretting yorulmasına maruz kalarak azalabilir. Bazı mekanik yüzey işlemleri fretting yorulma ömrünü arttırabilir. Ball Burnishing (BB) bu işlemlerden bir tanesidir. Ball Burnishing işlemi kolayca uygulanabilen basit bir mekanik yüzey işlemidir. Bu çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımının, düz yorulma ve fretting yorulma davranışı üzerine yüzey işleminin etkisini araştırılmıştır. Two-Stage test işlemi eklenerek fretting yorulma numunelerinde çatlak başlangıcının olup olmadığı gözlemlenmiştir.Sonuçlar, BB mekanik yüzey işleminin, düz ve fretting yorulma davranışlarını, önemli derecede arttığını göstermiştir. Biomaterials used in the human body to implement lost function are natural or artificial materials. Ti-6Al-4V alloy which is used as orthopedic implant is one of these materials. The performance of orthopedic implant material may be compromised when exposed to fretting fatigue loading. Some surface treatment may be used to reduce fretting fatigue damage. Ball Burnishing (BB) is one of treatments. Ball Burnishing process is a simple mechanical surface treatment used commercially. This study investigates the effects of surface treatment on the plain and fretting fatigue properties of Ti-6Al-4V. Additionally, two-stage test is applied to investigate crack initiation of fretting fatigue specimens. The test results showed that Ball burnishing process has positive effect on plain and fretting fatigue behaviour of Ti-6Al-4V implant material. 87

Çevre sıcaklığı ve özellikle sıcaklık değişimleri yorulma üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Malzeme üzerindeki aşırı ısınma ve aşırı soğuma özellikle malzeme içerisinde mikro çatlaklar, ara yüzey deformasyonları ve katmanlar arası delaminasyonlarına neden olmaktadır. Diş dolgu malzemelerinin termal çevrim ortamına maruz kalması kaçınılmaz olarak düşünüldüğünde bu tür malzemelerin termal çevrimden çok etkilendiği görülecektir. Bu çalışmada farklı üç tür diş dolgu malzemelerinden Silorane, X-Trafil ve Valux-Plus malzemeleri yapay bir ağız ortamı içerisinde 5°C-65°C sıcaklık aralığında ve yapay tükürük ortamında termal çevrimlere maruz bırakıldıktan önce ve sonrasındaki davranışları incelenmiş ve bu termal çevrimler sonucunda malzemelerin mikro yapıdaki bağ kuvvetlerindeki değişim elde edilerek değerlendirilmiştir. Silorane ve X-Trafil öğütücü dişlerde kullanılan sert dolgu malzemesidir. Valux-Plus diş dolgu malzemesi ön dişlerde kullanılan estetik ve şekil alma yeteneği daha fazla olan ancak diğer iki tür malzemelere göre daha yumuşak bir diş dolgu malzemesidir. Çalışma sonucunda her üç tür diş dolgu malzemesinin termal çevrimlerden özellikle 6000 çevrim sonrasında mikro yapıdaki bağ kuvvetinde önemli ölçüde azalmalar görülmüştür. Ancak bu azalış gözlemlenen üç tür diş dolgu malzemeleri içerisinde değerlendirildiğinde Silorane diş dolgu malzemesi diğer iki tür diş dolgu malzemesine göre daha az etkilenmiştir. Ambient temperature and tempature changes particularly has a large impact on fatigue. On the material, particularly material from overheating and overcoming micro-cracks leads to deformation and interfacial delamination between layers. Filling materials inevitably exposed to thermal cycling environments considering such materials are suffering from thermal cycling will occur. In this study,three different types of dental filler materials Silorane, X-Trafil and Valux-Plus supplies an artificial oral environment within 5°C-65°C temperature range and artificial saliva environment thermal cycles after exposure before and after behavior examined and this thermal cycling as a result of the microstructure of the material changes in bond strength was observed and evaluated. Silorane and X-Trafil used to molar teeth which they hardfacing material. Valux-Plus dental filling material used for the incisor teeth are more aesthetic and styling ability but still softer than the other two types of material is a dental filling material. As a resut of study, all three types of dental filling materials cycle after 6000 thermal cycles, particularly in the microstructure were observed significant reduction in the bond strength. However, the decrease observed in dental filling materials when evaluated three types of dental filling materials, Silorane has been less affected than the other dental filling materials by thermal cycling 61

Fretting, temas halindeki iki eleman arasında meydana gelen küçük genlikli titreşimli bir kayma olayıdır. Fretting yorulması, içerisinde triboloji, temas mekanizmaları ve malzeme bilimi gibi birçok farklı disiplini barındıran ciddi bir mühendislik problemidir. Fretting yorulmasını etkileyen çok sayıda parametre mevcuttur. Bağıl kayma genliği (relative slip) değeri, en önemli parametrelerden birisidir. Birçok endüstri uygulamasında yaygın olarak kullanılan alüminyum alaşımları mühendislik ve yapısal uygulamalarda fretting yorulma hasarına maruz kalmaktadır. Bu çalışmada, doğal (T4) ve suni (T6) yaşlandırma işlemleri uygulanmış 2014 Alüminyum alaşımının farklı bir malzeme (AISI 1045 çeliği) ile temasından oluşan fretting yorulma davranışına kayma genliğinin etkisi incelendi.Elde edilen sonuçlar, fretting yorulma ömrünü iyileştirmede suni yaşlandırma (T6) işleminin doğal yaşlandırma (T4) işlemine göre daha etkin olduğunu göstermektedir. Bu durum, düşük bağıl kayma genlik değerlerinde, (T6) işleminin fretting yorulma çatlağının oluşmasını engelleyecek daha kararlı bir mikro yapı bariyeri oluşturmasının bir sonucu olarak yorumlanabilir. Fretting is a cyclic relative tangential motion between two contacting surfaces. Fretting fatigue is a serious problem that involves many aspects of tribology, contact mechanics and materials science. There are many parameters effect the fretting fatigue event. Most important of these parameters is the relative slip amplitude. Most of the industrial and engineering applications, especially Aluminium and its?alloys be exposed of the damage of fretting fatigue . In this study, we investigate the effect of relative slip amplitude on 2014 Aluminium alloys?(Fabricated, T4 thermal processed, T6 Thermal Processed) fretting fatigue lifetime.The datas obtained from the experiments showed us the artificial temper T6 is more effective to improve the fretting fatigue life when compared with natural temper T4. It may be attributed to a higher microstructural barrier to the fretting fatigue crack nucleation and initiation due to having lower values of relative slip in artificial temper T6. 94

Bilyeli Parlatma (Deep Rolling), genellikle çelik ve demir dışı metallere (özellikle Al ve Ti alaşımları) uygulanabilen mekanik bir işlemdir. Bu çalışmada, AISI 1045 çeliğin yorulma davranışı üzerinde farklı basınçlardaki (100, 200 ve 300 bar) Bilyeli Parlatma (DR)'nin etkisi araştırıldı. Bilyeli Parlatma uygulanmış numuneler, oda sıcaklığında döner eğilmeli testler kullanılarak dinamik olarak deforme edildi ve referans bir durum olarak göz önüne alınan yüzey işlemi yapılmamış numunelerle mukayese edildi. Yorulma test sonuçları işlemsiz numuneler ile mukayese edildiğinde, farklı basınçlarda uygulanan Bilyeli Parlatma işleminin, yorulma limitini ve yorulma ömrünü önemli şekilde geliştirdiğini göstermektedir. Diğer taraftan, farklı Bilyeli Parlatma işlem basınçlarında elde edilen yorulma ömürlerinin farklı olduğu, yorulma limitlerinin ise aynı olduğu tespit edilmiştir. Yorulma davranışlarındaki bu gelişim, mekanik yüzey işleminin sebep olduğu soğuk deformasyon, artan yüzey sertliği ve yüzeye yakın bası artık gerilmelerinin bir sonucu olabilir. Deep Rolling (DR) is a mechanical treatment that may applied usually to steel and nonferrous metals (particularly Al and Ti alloys). In this work, the effect of Deep Rolling in different pressures (100, 200 and 300 bar) on the fatigue behaviour of AISI 1045 steel was investigated. Deep Rolled specimens were cyclically deformed at room temperature using rotating bending tests and compared to the non-surface treated specimens as a reference state. As the results of fatigue tests, Deep Rolling can significantly enhance the both fatigue limit and fatigue life as compared to non-surface treated specimens for each pressure value of the ball burnishing while fatigue limits of specimens treated by different pressures were almost equal to each other. This improvement of fatigue behaviours may be due to near surface compressive residual stresses as well as cold hardening and increased hardness induced by mechanical surface treatment (Deep Rolling). 76

Birçok makine parçası ve yapı elemanı, kullanılma esnasında tekrarlanan yükler ve titreşimler altında çalışmaktadır. Mühendislik Malzemelerinde, dinamik yükleme şartları altında meydana gelen hasara yorulma adı verilir. Sürtünmeli temas yorulması, yorulma hasarının alt başlığı altında incelenmektedir.Temas eden iki elemandan biri dinamik yükleme veya titreşime maruz kaldığında meydana gelen sürtünmeli temas yorulması, malzemelerin yorulma dayanımını ciddi şekilde azaltarak ve sonuçta da beklenmeyen kazalara neden olan önemli mühendislik problemlerindendir. Birçok endüstri uygulamasında yaygın olarak kullanılan alüminyum alaşımları mühendislik ve yapısal uygulamalarda, sürtünmeli temas yorulması hasarına maruz kalabilirler. Bu yüzden bu tezde,T6 ısıl işlemi görmüş 2014 grubu alüminyum alaşımına uygulanan Sert Eloksal ve Akımsız Nikel kaplamalarının sürtünmeli temas yorulma davranışı üzerindeki etkisi, iki farklı yorulma yükleme türü için incelenmiştir. Ayrıca aşınma testleri de yapılarak aşınma ile sürtünmeli temas yorulma davranışı arasında doğrudan bir etkileşimin olup olmadığı araştırılmıştır. Many mechanic and structure components are to work under repeated loading and vibration in usage.. Failures occurring under conditions of dynamic loading in Engineering materials are called fatigue. Fretting fatigue is analysed as a subhead of fatigue failure.Fretting fatigue, which occurs if one of two contacting surfaces is subjected to vibration or cyclic loading, is one of the most important engineering problem by inducing a serious reduction of fatigue strength of materials and consequently, of unexpected failure accidents.Aluminium alloy, which is widely used in various industry arms, at engineering and structural applications may be subjected to Fretting fatigue failures. Thus, in this thesis, effect of hard anodizing and electro less, which were applied to 2014 Aluminium alloy with T6 heat treatment, on fretting fatigue was searched for two different fatigue loadings. Besides, it was investigated by performing wear tests whether there is a directly interaction between wear and fretting fatigue or not. 129

Fretting, temas eden iki eleman arasında meydana gelen küçük genlikli titreşimli birkayma olayıdır. Fretting'e genellikle titreşim neden olur, fakat temas halinde olanelemanlardan birinin yorulma yüklemesine maruz kalması da fretting'e sebep olabilir.Fretting'de gözlenen aşınma ve yorulma çatlaklarının oluşumu, yüzey şartlarındankuvvetli bir şekilde etkilenir. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, hem yerel sertliği artıranhem de yüzeyde bası artık gerilmelerinin oluşumunu sağlayan temel bir yüzeysertleştirme işlemidir. Bu çalışmada, farklı iki kontak basıncı altında (100 ve 200 MPa),AISI 1045 çeliğinin fretting yorulma davranışı üzerinde indüksiyonla sertleştirmeninetkisi incelenmiştir. Sonuçlar, indüksiyonla sertleştirilmiş AISI 1045 çeliğinin düz vefretting yorulma davranışlarında, işlemsizlerle karşılaştırıldığında, %30'un üzerindeiyileşmenin elde edildiğini göstermiştir. Bununla beraber, mevcut çalışma aralığı içinhem indüksiyonla sertleştirme işlemi uygulanmış hem de uygulanmamış numunelerdekontak basıncının fretting hasarının oluşumunda dikkate değer bir etkiye sahip olmadığıtespit edilmiştir.2006, 82 SayfaAnahtar Kelimeler: Yorulma, Fretting yorulması, İndüksiyonla sertleştirme, Kontakbasıncıi Fretting involves contact between surfaces undergoing small cyclic relative tangentialmotion. In general, vibration causes the fretting, but one of components contactingsubjected to fatigue loading also causes the fretting damage. The resultant wear andinitiation of fatigue cracks are strongly influenced by the nature of the surface. Theinduction hardening treatment is an established surface hardening treatment whichproduces both local hardness and the development of compressive stresses in thesurface. The present investigation is designed to assess the effect of the inductionhardening treatment on the fretting fatigue behaviour of AISI 1045 steel under twodifferent contact pressures (100 and 200 MPa). The results showed that the plain andfretting fatigue behaviours of induction hardened AISI 1045 steel were improved above%30 compared to untreated. However, the effect of contact pressure in the range of thepresent study was not significant for both untreated and induction hardened specimens.2006, 82 pagesKeywords: Fatigue, Fretting fatigue, Induction hardening, Contact pressureii 96