Ti-6Al-4V Alaşımına Alternatif Olarak Ti-6Al-2V-2Nb Alaşımının Mikroyapısal, Mekanik ve Termo-Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi
Author :
Abstract
Bu çalışma, Ti-6Al-4V alaşımına potansiyel bir alternatif olarak Ti-6Al-2V-2Nb (ağ.%) alaşımını değerlendirmekte ve vanadyumun kısmen niyobyum ile ikame edilmesinin etkilerine odaklanmaktadır. CALPHAD tabanlı termodinamik modelleme ve deneysel karakterizasyonun bir arada kullanıldığı bir yaklaşım uygulanmıştır. Alaşım, vakum ark ergitme yöntemiyle üretilmiş ve çok aşamalı ısıl işlem uygulanmıştır. CALPHAD ve Scheil–Gulliver simülasyonları, Ti₃Al oluşumuna sahip baskın α-fazlı bir yapı ve geniş bir katılaşma aralığı öngörmüştür. Deneysel sonuçlar bu tahminleri doğrulamış, ancak V ve Nb’nin güçlü mikrosegregasyonu nedeniyle heterojen mikroyapılar oluştuğunu göstermiştir. Mekanik özellikler Ti-6Al-4V ile benzer bulunmuş, ancak elastik modül ve termal iletkenlikteki değişkenlikler bileşimsel heterojenlikle ilişkilendirilmiştir. Genel olarak, alaşım eşdeğer mukavemet sunmakta ancak şiddetli segregasyon özellik tutarlılığını zorlaştırmakta ve işlem parametrelerinin optimize edilmesi gerektiğini göstermektedir.
Keywords
Abstract
This study evaluates the Ti-6Al-2V-2Nb (wt.%) alloy as a potential substitute for Ti-6Al-4V, focusing on the effects of partial vanadium replacement by niobium. A combined CALPHAD-based thermodynamic and experimental approach was applied. The alloy was produced by vacuum arc melting and multi-step heat treatment. CALPHAD and Scheil–Gulliver simulations predicted a predominantly α-phase structure with Ti₃Al formation and a wide solidification range. Experimental results confirmed these predictions but revealed strong V and Nb microsegregation, leading to heterogeneous microstructures. Mechanical properties were comparable to Ti-6Al-4V, while variations in elastic modulus and thermal conductivity were linked to inhomogeneity. Overall, the alloy offers equivalent strength, but severe segregation challenges property consistency, highlighting the need for optimized processing routes.
