Seçici lazer ergitme yöntemiyle mekanik performansı yüksek biyomimetik hiyerarşik yapıların üretimi ve karakterizasyonu

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: YEŞİM SEÇER KAVASOĞLU

Danışman: Halim Kovacı

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, artan mühendislik uygulamalarının gerektirdiği yüksek mekanik performansa sahip malzeme ve yapıların geliştirilmesine yönelik olarak, biyomimetik hiyerarşik yapılar kullanılarak tek malzeme ile çoklu mekanik özelliklerin bir arada sağlanması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, doğadan esinlenilerek geliştirilen tabakalı ve gradyen biyomimetik hiyerarşik yapıların, AISI 316L paslanmaz çeliği kullanılarak Seçici Lazer Ergitme (SLM) yöntemi ile üretimi gerçekleştirilmiştir. Tabakalı yapılarda deniz kabuğunun çok katmanlı yapısı, gradyen yapılarda ise yengeç pençesindeki geçişli yapıdan ilham alınmıştır. Yapılar, 800–1200 mm/s aralığında değişen lazer tarama hızları ve düz ile chessboard olmak üzere iki farklı tarama stratejisi kullanılarak üretilmiş, bu parametrelerin mikro yapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elde edilen numuneler üzerinde çekme, üç nokta eğme ve mikrosertlik testleri gerçekleştirilmiş; ayrıca sabit ve değişken genlikli yükleme koşulları altında yorulma çatlak ilerlemesi deneyleri uygulanmıştır. Deneyler esnasında çatlak ilerleme davranışı, dijital görüntü işleme (DIC) yöntemi ile in situ olarak izlenmiş ve çatlak ucundaki deformasyonlar analiz edilmiştir. Yapılan testler sonucunda, artan tarama hızı ile birlikte mikro yapıda gözenek oranı ve sertlik değerlerinde artış gözlemlenirken, katmanlar arası bağlanmanın zayıfladığı ve yüzey pürüzlülüğünün arttığı belirlenmiştir. Chessboard tarama stratejisinin ise daha homojen bir ısı dağılımı sağlayarak iç gerilmeleri azalttığı ve malzeme dayanımını artırdığı ortaya konmuştur. Özellikle biyomimetik tabakalı yapılarda, yumuşak ve sert fazların ardışık dağılımı sayesinde çatlak ilerleme hızında belirgin bir azalma elde edilmiş ve bu yapıların tek fazlı yapılara kıyasla üstün yorulma dayanımı sergilediği belirlenmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda, SLM yöntemi ile üretilen biyomimetik hiyerarşik yapıların, dayanım ve süneklik arasında denge kurarak çatlak ilerlemesini sınırlandırdığı ve bu yönüyle yüksek performanslı mühendislik uygulamalarında kullanılabilecek özgün ve fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesine olanak sunduğu sonucuna varılmıştır.