Bu çalışma, lazer toz yatağı ergitme yöntemiyle üretilen nikel-titanyum alaşımlarında çukurcuk korozyonu direncinin yalnızca malzeme yoğunluğuna değil, eriyik havuzu geometrisiyle oluşturulan hücresel tane oranına ve kalıntı mikro-gerinime güçlü biçimde bağlı olduğunu göstermektedir. Araştırmacılar aynı hacimsel enerji yoğunluğunu koruyarak iki farklı lazer gücü ve tarama hızı kombinasyonu kullanmış, ardından her iki numuneye de 500 °C’de üç saat tavlama uygulamıştır.

Düşük güç ve düşük tarama hızıyla üretilen AS_L numunesinde 80 W lazer gücü ve 480 mm/s tarama hızı kullanılmıştır. Bu koşul, birim alan başına daha fazla ve daha küçük eriyik havuzu oluşturarak hücresel tanelerin daha sık dağılmasını sağlamıştır. AS_L numunesinin hücresel tane oranı görüntü analizinde yüzde 41,2 olarak belirlenmiştir. Makalenin tartışma ve sonuç bölümlerinde aynı değer yaklaşık yüzde 41,5 biçiminde yuvarlanmıştır. Yüksek güç ve yüksek tarama hızlı AS_H numunesinde ise 300 W ve 1.800 mm/s kullanılmış, hücresel tane oranı yüzde 13,5’te kalmıştır.

AS_L numunesi 3,5 ağırlık yüzdesi NaCl çözeltisindeki polarizasyon deneyinde -370 mV korozyon potansiyeli, yaklaşık 1.463 mV pasif film bozunma potansiyeli ve 1.833 mV genişliğinde pasif bölge göstermiştir. Bu değer, çalışmada karşılaştırılan NiTi alaşımlarının çoğundan yaklaşık 1,2 ile 9 kat daha geniştir. Polarizasyon eğrisinde başlangıçta yarı kararlı çukurcuklar oluşmasına rağmen akım yoğunluğu daha sonra düşmüş ve yüzey yeniden pasifleşmiştir.

AS_L numunesinin gelişmiş korozyon davranışı, yüksek hücresel tane oranı ile görece düşük mikro-gerinimin birlikte bulunmasına bağlanmıştır. Çok sayıdaki hücresel tane sınırı, koruyucu filmin oluşabileceği çekirdeklenme noktalarını artırmıştır. Tavlama işlemi ise üretimden kalan kusur ve gerinimlerin bir bölümünü azaltmıştır. Sonuçta yüzeyde yoğun, yenilenebilir ve TiO₂ ağırlıklı bir pasif film gelişmiştir.

Hücresel tane sınırlarında ağ biçiminde yer alan Ti₄Ni₂O_x nanoparçacıkları başlangıçta mikro-galvanik etkileşimlere ve yarı kararlı çukurcukların başlamasına katkıda bulunmuştur. Ancak çalışma, bu parçacıkların uzun süreli korozyon davranışını tek başına belirlemediğini göstermektedir. Parçacıklar çözündükçe mikro-galvanik etki zayıflamış, yüksek tane sınırı yoğunluğunun desteklediği yeniden pasifleşme baskın hâle gelmiştir.

Türkiye açısından yöntem; deniz suyu, tuzlu nem, kıyı atmosferi veya klorür içeren çalışma koşullarında kullanılabilecek eklemeli imalat NiTi parçaların geliştirilmesi için araştırılabilir. Havacılık aktüatörleri, denizaltı sistemleri, şekil hafızalı bağlantılar ve bazı medikal bileşenler potansiyel uygulama alanlarıdır. Ancak deneyler yalnızca laboratuvar ortamında, 3,5 ağırlık yüzdesi NaCl çözeltisinde ve küçük kübik numunelerde gerçekleştirilmiştir. Türkiye’de üretilecek gerçek parçaların kimyasal bileşimi, yüzey bitirme işlemleri, yorulma yükleri, sıcaklık değişimleri ve kullanım ortamlarıyla ayrıca doğrulanmadan saha ömrü veya ticari güvenilirlik sonucu çıkarılamaz.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Araştırmanın temel sorusu şudur: Lazer toz yatağı ergitme sırasında oluşan eriyik havuzlarının boyutu ve yoğunluğu değiştirilerek hücresel tane oranı artırılabilir mi ve bu mikro-yapısal düzenleme NiTi şekil hafızalı alaşımların klorür kaynaklı çukurcuk korozyonuna karşı direncini geliştirebilir mi?

NiTi alaşımları şekil hafızası, süperelastiklik ve korozyon direnci nedeniyle havacılık, denizcilik ve işlevsel mekanik sistemlerde kullanılmaktadır. Bununla birlikte klorür iyonları yüzeydeki koruyucu pasif filmi yerel olarak bozabilir. Oluşan küçük çukurcuklar zamanla ilerlediğinde parçanın kesitini zayıflatabilir ve işlevsel güvenilirliğini azaltabilir.

Eklemeli imalat sırasında hızlı katılaşma, malzeme içinde aynı anda farklı yapılar oluşturur:

• Eriyik havuzu sınırlarında ince ve hücresel taneler
• Isıdan etkilenen bölgelerde daha kaba taneler
• Yönlü katılaşmayla oluşan sütunsal taneler
• Yüksek dislokasyon yoğunluğu ve kalıntı mikro-gerinim
• B2 östenit ile B19′ martenzit bölgeleri
• Ti bakımından zengin oksit nanoparçacıkları

İnce hücresel taneler çok sayıda tane sınırı oluşturarak pasif filmin hızlı gelişmesine yardım edebilir. Buna karşılık hücresel bölgelerde biriken kusurlar ve gerinimler yüzeyin kimyasal etkinliğini yükselterek çukurcuk başlatabilir. Araştırmanın amacı, bu yararlı ve zararlı etkileri birbirinden ayırmaktır.

Hücresel tane ne anlama gelmektedir?

Hücresel taneler, çok hızlı katılaşma sırasında oluşan ve mikroskop görüntülerinde birbirine bağlı küçük hücreleri andıran alt mikrometre ölçekli yapılardır. Çalışmada bu yapılar özellikle eriyik havuzu sınırlarında gözlenmiştir.

Hücresel tanelerin yüksek oranı iki açıdan önemlidir:

• Pasif oksit filmin oluşması için daha fazla tane sınırı ve çekirdeklenme alanı sağlayabilir.
• Tane sınırlarında çökelti, dislokasyon veya kimyasal ayrışma bulunması hâlinde yerel elektrokimyasal farklılıklar oluşturabilir.

Bu nedenle hücresel tane oranının artırılması tek başına otomatik olarak daha iyi korozyon direnci sağlamaz. Aynı zamanda mikro-gerinimin, faz dağılımının ve çökeltilerin de kontrol edilmesi gerekir.

Eriyik havuzu yoğunluğu nasıl değiştirilmiştir?

Araştırmacılar iki numune için aynı hacimsel enerji yoğunluğunu, 69,4 J/mm³, korumuştur. Buna rağmen lazer gücü ve tarama hızı farklı seçilmiştir:

Aynı enerji yoğunluğu, iki üretim koşulunun aynı termal geçmişi oluşturduğu anlamına gelmemektedir. Lazer gücü ve tarama hızı, enerjinin malzemeye hangi zaman ve alan ölçeğinde aktarıldığını değiştirmiştir.

Düşük güçlü AS_L koşulunda daha fazla eriyik havuzu sınırı oluşmuştur. Hücresel taneler ağırlıklı olarak bu sınırlarda geliştiği için toplam hücresel tane oranı yükselmiştir. Yüksek güçlü AS_H koşulunda ise geniş eriyik havuzları ve daha dağınık sınırlar oluşmuş, hücresel yapıların toplam kapladığı alan azalmıştır.

Numuneler nasıl üretilmiştir?

Her iki koşulda 10 × 10 × 10 mm³ boyutlarında kübik NiTi numuneler üretilmiştir. Kullanılan ortak tarama ve katman parametreleri şöyledir:

• Şerit genişliği: 5 mm
• Tarama çizgileri arası mesafe: 80 µm
• Katman kalınlığı: 30 µm
• Katmanlar arası tarama dönüşü: 67°
• Altlık ön ısıtma sıcaklığı: 200 °C

67 derecelik katman dönüşü ve 200 °C ön ısıtma, termal gerilmeyi ve numune çarpılmasını azaltmak amacıyla kullanılmıştır.

Üretim sonrasında bütün numuneler akan argon ortamında 500 °C’de üç saat tavlanmış ve fırında oda sıcaklığına soğutulmuştur. Tavlamanın amacı, LPBF sırasında oluşan kalıntı gerilimi azaltırken hücresel mikro-yapının önemli bölümünü korumaktır.

Elektrokimyasal deneyler için tavlanmış küpler kullanılmıştır. Pasif film incelemeleri için numuneler 3 × 3 × 5 mm³ boyutlarında kesilmiş; deneylerden önce yüzeyler 0,25 µm’ye kadar parlatılmış, etanol ve asetonla yağdan arındırılmış ve kurutulmuştur.

Yoğunluk ve gözeneklilik sonuçları nasıldır?

Yüksek lazer gücüne sahip AS_H daha yüksek yoğunluk göstermiştir. Buna rağmen korozyon direnci AS_L numunesinden daha zayıf kalmıştır. Bu sonuç, karşılaştırılan iki numune için yoğunluğun tek başına korozyon performansını belirlemediğini göstermektedir.

Bu bulgu, gözeneklerin genel olarak önemsiz olduğu anlamına gelmez. Çalışmada AS_L içindeki gözenek sayısı düşük ve boyutları küçük kalmıştır. Daha yüksek gözeneklilik veya yüzeye açık büyük kusurlar farklı sonuç verebilir.

Faz yapıları nasıl değişmiştir?

XRD sonuçlarına göre her iki numune üç ana yapı içermektedir:

• B2 östenit ana fazı
• B19′ martenzit
• Ti₄Ni₂O_x çökeltileri

B2 fazı her iki numunede de baskındır. AS_L numunesinde daha az B19′ martenzit bulunurken AS_H numunesinde iğnemsi martenzit bölgeleri daha yaygındır.

AS_H numunesindeki daha yüksek martenzit oranı ve martenzit ara yüzlerindeki yüksek dislokasyon yoğunluğu, yüzeyde daha fazla elektrokimyasal heterojenlik oluşturabilecek bir yapı meydana getirmiştir.

Hücresel tane oranları ne kadardır?

Çalışmanın görüntü analizi ve Şekil 3 açıklaması AS_L için yüzde 41,2 değerini vermektedir. Tartışma ve sonuç bölümlerinde bu oran yüzde 41,5 olarak yazılmıştır. İki değer aynı numuneye aittir ve aradaki 0,3 yüzde puanlık fark kaynak içindeki yuvarlama veya yazım tutarsızlığı olarak değerlendirilmelidir.

TEM incelemesindeki örnek bir AS_L hücresel tanesinin boyutu yaklaşık 749 nm’dir. Çalışma bütün hücresel taneler için ayrıntılı bir istatistiksel boyut dağılımı vermemekte, yapıların genel olarak alt mikrometre ölçeğinde olduğunu bildirmektedir.

Ti₄Ni₂O_x nanoparçacıkları nasıl dağılmıştır?

AS_L ve AS_H numunelerinde aynı çökelti fazı farklı morfoloji ve konumlarda gözlenmiştir.

AS_L numunesinde:

• Ti₄Ni₂O_x parçacıkları hücresel tane sınırları boyunca ağ benzeri yapılar oluşturmuştur.
• Hücresel tanelerin iç kısmında bu çökeltiler daha seyrektir.
• Sütunsal tane içlerinde yaklaşık 20 nm çapında nokta benzeri Ti₄Ni₂O_x parçacıkları bulunmuştur.
• Hücresel tane sınırında ayrıca yaklaşık 0,212 nm kafes aralığına sahip TiO nanoparçacığı belirlenmiştir.

AS_H numunesinde:

• Ti₄Ni₂O_x daha çok nokta benzeri parçacıklar hâlinde dağılmıştır.
• Parçacıklar hücresel tane içlerinde ve sınırlarında daha düzgün dağılım göstermiştir.
• Sütunsal bölgelerde 20-80 nm kalınlığında iğnemsi B19′ martenzit lamelleri bulunmuştur.
• İncelenen martenzit lamellerinden biri yaklaşık 64 nm, daha ince bir ikiz martenzit lameli yaklaşık 19 nm kalınlığındadır.

Ağ biçimli çökeltiler neden başlangıçta korozyonu artırmaktadır?

Ti₄Ni₂O_x çökeltilerinin Volta potansiyeli NiTi matrisinden daha düşüktür. Çökelti ve çevresindeki matris bir araya geldiğinde küçük mikro-galvanik hücreler oluşabilir.

AS_L numunesindeki ağ biçimli çökeltiler geniş bir tane sınırı ağı boyunca yayıldığı için başlangıçta daha fazla mikro-galvanik etkileşim meydana gelmiştir. Polarizasyon eğrisinde 0 ile 800 mV arasındaki güçlü akım dalgalanmaları bu yarı kararlı çukurcuk oluşumuyla ilişkilendirilmiştir.

Bununla birlikte ağ biçimli çökeltiler zamanla kısmen çözünmüş ve mikro-galvanik etkinlik azalmıştır. Hücresel tane sınırları ise pasif film oluşumunu desteklemeyi sürdürmüştür. Böylece başlangıçtaki yerel çözünme uzun süreli ve kararlı çukurcuk büyümesine dönüşmek yerine yeniden pasifleşmeyle bastırılmıştır.

Mikro-gerinim nasıl değerlendirilmiştir?

EBSD verilerinden hesaplanan çekirdek ortalama yanlış yönelim, KAM, yerel yönelim değişimini ve dolaylı olarak mikro-gerinim ile dislokasyon yoğunluğunu değerlendirmek için kullanılmıştır.

AS_L numunesi daha yüksek hücresel tane oranına rağmen daha düşük ortalama KAM değeri göstermiştir. Tavlama, LPBF kaynaklı kusurların bir bölümünü azaltmış ve hücresel yapı tamamen ortadan kalkmadan mikro-gerinimi düşürmüştür.

AS_H numunesinde mikro-gerinim hücresel bölgelerin yanında martenzit çevresinde de yoğunlaşmıştır. TEM görüntülerinde martenzit ara yüzleri yakınında yüksek dislokasyon yoğunluğu görülmesi EBSD sonucunu desteklemektedir.

Elektrokimyasal deneyler nasıl yapılmıştır?

Polarizasyon ve elektrokimyasal empedans deneyleri 25 ± 0,5 °C sıcaklıkta, 3,5 ağırlık yüzdesi NaCl çözeltisinde gerçekleştirilmiştir.

Üç elektrotlu hücrede:

• Referans elektrot olarak doymuş kalomel elektrot
• Karşı elektrot olarak platin levha
• Çalışma elektrodu olarak 0,5 cm² açık yüzeye sahip NiTi numunesi kullanılmıştır.

Numuneler açık devre potansiyelinin kararlı hâle gelmesi için deney öncesinde 30 dakika çözeltide bekletilmiştir. Potansiyodinamik polarizasyon:

• -0,6 ile 1,7 V arasında
• Doymuş kalomel elektrota göre
• 1 mV/s tarama hızıyla
• Her numune için üç tekrarla gerçekleştirilmiştir.

Anodik eğride güvenilir bir doğrusal Tafel bölgesi bulunmadığı için korozyon akım yoğunluğu Tafel ekstrapolasyonuyla hesaplanmamıştır. Araştırmacılar bunun yerine korozyon potansiyeli ile pasif film bozunma potansiyeli arasındaki aralığı kullanmıştır:

\[ \Delta E_{\mathrm{pasif}}=E_b-E_{\mathrm{corr}} \]

Burada E_corr korozyon potansiyeli, E_b ise pasif filmin bozulmaya başladığı potansiyeldir.

Polarizasyon sonuçları nelerdir?

AS_L eğrisinde 0-800 mV arasında akım yoğunluğu yaklaşık 10^-4 A/cm² düzeyinde dalgalanmıştır. Bu dalgalanmalar yarı kararlı çukurcukların başlayıp yeniden kapanmasıyla ilişkilendirilmiştir.

800-1.400 mV aralığında akım yoğunluğu yaklaşık 4,8 × 10^-5 A/cm² düzeyine düşmüş ve daha kararlı hâle gelmiştir. Bu bölüm, yüzeyin yeniden pasifleştiğini göstermektedir. Yaklaşık 1.460 mV sonrasında akım yeniden artmış ve pasif film bozunmaya başlamıştır.

AS_H numunesinde -400 ile 500 mV arasında ilk akım artışı görülmüş, 500-1.300 mV aralığında yaklaşık 5,1 × 10^-5 A/cm² düzeyinde pasif davranış oluşmuştur. Yaklaşık 1.330 mV üzerinde pasif film bozunmuştur.

Korozyon sonrasındaki yüzeyler nasıl görünmüştür?

Polarizasyon sonrası AS_L yüzeyinde çıplak gözle belirgin bir korozyon bölgesi görülmemiştir. SEM incelemesinde yüzeye yapışmış çok sayıda NaCl parçacığı bulunmasına rağmen parçacıkların altında belirgin derin çukurcuk gözlenmemiştir. Yalnızca az sayıda küçük ve sığ çukurcuk belirlenmiştir.

AS_H yüzeyinde ise yerel renk değişimi ve korozyon alanı görülmüştür. SEM görüntüleri küçük çukurcukların yanında daha geniş fakat görece sığ korozyon çukurları göstermiştir.

AS_L numunesinin daha düşük yoğunluğa ve küçük gözeneklere sahip olmasına rağmen daha az çukurcuk göstermesi, bu deney koşullarında yeniden pasifleşme yeteneğinin yoğunluk farkından daha belirleyici olduğunu desteklemektedir.

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi ne göstermiştir?

EIS ölçümleri açık devre potansiyelinde, 10 mV alternatif gerilimle ve 10⁵-10^-2 Hz frekans aralığında yapılmıştır. Numuneler 2 ve 72 saatlik daldırma sonrasında karşılaştırılmıştır.

İki saat sonunda iki numunenin empedans eğrileri birbirine yakındır. AS_L yalnızca biraz daha büyük kapasitif yay göstermiştir. Yetmiş iki saat sonunda ise AS_L numunesinin Nyquist yarıçapı ve düşük frekans empedansı belirgin biçimde yükselmiştir.

Veriler iki tabakalı pasif film eşdeğer devresiyle modellenmiştir:

• R_s: çözelti direnci
• R_b ve CPE_b: dış gözenekli tabakanın direnci ve sabit faz elemanı
• R_p ve CPE_p: iç yoğun bariyer tabakasının direnci ve sabit faz elemanı

Sabit faz elemanının admitansı:

\[ Y=Y_0(j\omega)^n \]

ifadesiyle verilmiştir. Burada Y₀ sabit faz büyüklüğünü, j sanal birimi, ω açısal frekansı ve n yüzeyin ideal kapasitörden sapma derecesini gösterir.

İç pasif tabakanın direnci nasıl değişmiştir?

Yetmiş iki saat sonunda AS_L numunesinin iç pasif tabaka direnci AS_H değerinin yaklaşık iki katına ulaşmıştır. Bu sonuç, AS_L yüzeyindeki bariyer tabakasının zamanla daha koruyucu hâle geldiğini göstermektedir.

SKPFM yüzey potansiyeli sonuçları ne anlatmaktadır?

Yetmiş iki saatlik daldırma sonrasında atomik kuvvet mikroskobu ve taramalı Kelvin prob kuvvet mikroskobu kullanılmıştır.

Toplam potansiyel farkları birbirine yakın olsa da mekânsal dağılım farklıdır. AS_H yüzeyindeki keskin ve yerel potansiyel değişimleri mikro-galvanik etkileşimleri yoğunlaştırabilecek alanlar oluşturmuştur. AS_L yüzeyi ise daha homojen bir elektrokimyasal yapı göstermiştir.

Pasif film hangi kimyasal tepkimelerle oluşmaktadır?

Çalışmada pasif film oluşumu için aşağıdaki anodik tepkimeler verilmiştir:

\[ \mathrm{Ti \rightarrow Ti^{4+}+4e^-} \]

\[ \mathrm{Ti+2H_2O \rightarrow TiO_2+4H^++4e^-} \]

\[ \mathrm{Ni \rightarrow Ni^{2+}+2e^-} \]

\[ \mathrm{Ni^{2+}+2OH^- \rightarrow Ni(OH)_2} \]

Katodik oksijen indirgenmesi:

\[ \mathrm{O_2+2H_2O+4e^- \rightarrow 4OH^-} \]

şeklinde ifade edilmiştir.

XPS sonuçlarına göre her iki numunenin pasif filmi ağırlıklı olarak TiO₂, daha düşük miktarda Ni(OH)₂ ve metalik Ti ile Ni içermektedir.

Yüzeydeki nikel oranı zamanla nasıl değişmiştir?

AS_H yüzeyinde daha yüksek nikel ve Ni(OH)₂ birikimi gerçekleşmiştir. AS_L yüzeyinde nikel oranının daha düşük kalması, pasif filmin TiO₂ bakımından daha baskın yapısıyla uyumludur.

Oksijen bileşenleri nasıl değişmiştir?

O 1s sinyali üç bileşene ayrılmıştır:

• O^2-: başta TiO₂ olmak üzere kafes oksijeni
• OH^-: Ni(OH)₂ gibi hidroksit türleri
• H₂O: yüzeyde adsorplanmış veya film oluşumuna katılan su

AS_L numunesinde erken dönemde yüksek su oranı, yüzeyde güçlü kimyasal etkinlik ve yarı kararlı çukurcuk davranışıyla ilişkilendirilmiştir. Zamanla O^2-/OH^- oranı birin üzerine çıkmış ve TiO₂ ağırlıklı daha yoğun bir film gelişmiştir.

AS_H numunesinde uzun daldırma süresinde adsorplanmış su bileşeni kaybolmuş, hidroksit oranı artmış ve nikel bakımından daha zengin bir film oluşmuştur. Bu yapı klorür saldırısına karşı AS_L filmi kadar kararlı bulunmamıştır.

AS_L numunesinde korozyon mekanizması nasıl ilerlemektedir?

1. Ağ biçimli Ti₄Ni₂O_x parçacıkları, NiTi matrisiyle mikro-galvanik çiftler oluşturur.
2. Başlangıç akımı yükselir ve yarı kararlı küçük çukurcuklar oluşur.
3. Yüksek hücresel tane oranı, pasif filmin hızla çekirdeklenebileceği çok sayıda sınır sağlar.
4. Ti₄Ni₂O_x parçacıkları kısmen çözündükçe mikro-galvanik etkinlik zayıflar.
5. Düşük ortalama mikro-gerinim, pasif filmin yerel olarak yeniden bozulma eğilimini sınırlar.
6. TiO₂ ağırlıklı iç bariyer tabakası kalınlaşır ve yeniden pasifleşme baskın hâle gelir.
7. Yüzeyde belirgin ve derin çukurcuk büyümesi büyük ölçüde engellenir.

AS_H numunesinde korozyon mekanizması nasıl ilerlemektedir?

1. Nokta biçimli Ti₄Ni₂O_x parçacıkları daha düzgün dağılmış mikro-galvanik etkileşimler oluşturur.
2. Düşük hücresel tane oranı, hızlı pasif film yenilenmesi için daha az sınır sağlar.
3. Daha yüksek B19′ martenzit oranı ek faz ara yüzleri meydana getirir.
4. Martenzit çevresindeki dislokasyonlar ve yüksek KAM değeri yerel kimyasal etkinliği artırır.
5. Keskin yüzey potansiyeli gradyanları klorür saldırısına duyarlı alanlar oluşturur.
6. Pasif film genel olarak geniş bir potansiyel aralığında varlığını sürdürse de yerel bölgelerde daha kolay bozulur.
7. Daha geniş fakat sığ çukurcuklar gelişir.

Çalışmanın en önemli bilimsel sonucu nedir?

Çalışmanın temel sonucu, hücresel tanelerin korozyona etkisinin tek yönlü olmadığıdır. Hücresel tane sınırları başlangıçta çökeltiler ve mikro-galvanik etkileşimler nedeniyle yarı kararlı çukurcuklara katkıda bulunabilir. Aynı sınırlar, kalıntı mikro-gerinim yeterince azaltıldığında, pasif filmin hızlı oluşmasını ve sürekli yenilenmesini de destekleyebilir.

Bu nedenle başarılı strateji yalnızca “taneleri küçültmek” değildir. Araştırmada geliştirilen yaklaşım şu dört değişkeni birlikte düzenlemektedir:

• Hücresel tane oranı
• Eriyik havuzu sınırı yoğunluğu
• Martenzit içeriği
• Mikro-gerinim ve çökelti dağılımı

Çalışmanın desteklediği sonuçlar nelerdir?

• Aynı hacimsel enerji yoğunluğunda farklı lazer gücü ve tarama hızı kombinasyonları farklı eriyik havuzu geometrileri oluşturmuştur.
• Düşük güç ve düşük hız, birim alandaki eriyik havuzu sınırı sayısını ve hücresel tane oranını artırmıştır.
• AS_L numunesi yaklaşık yüzde 41,2 hücresel tane oranına ulaşmıştır.
• 500 °C’de üç saat tavlama, hücresel yapıyı tamamen yok etmeden ortalama mikro-gerinimi azaltmıştır.
• AS_L numunesi 1.833 ± 9 mV genişliğinde pasif bölge göstermiştir.
• AS_L polarizasyon eğrisinde yarı kararlı çukurcuklardan sonra belirgin yeniden pasifleşme meydana gelmiştir.
• Yetmiş iki saat sonunda AS_L iç pasif tabaka direnci AS_H değerinin yaklaşık iki katına çıkmıştır.
• AS_L yüzeyinde daha düşük nikel oranına sahip TiO₂ ağırlıklı pasif film oluşmuştur.
• AS_H numunesinde daha yüksek martenzit, mikro-gerinim ve yerel yüzey potansiyeli heterojenliği görülmüştür.
• Ağ biçimli Ti₄Ni₂O_x çökeltileri başlangıçtaki yarı kararlı çukurcuklara katkı sağlasa da uzun süreli davranışı tek başına belirlememiştir.

Çalışma hangi sonuçları kanıtlamamaktadır?

• Yüksek hücresel tane oranının her NiTi bileşiminde ve her üretim sisteminde aynı sonucu vereceği kanıtlanmamıştır.
• AS_L üretim parametrelerinin bütün LPBF makineleri için doğrudan optimum olduğu gösterilmemiştir.
• Çalışma gerçek deniz suyu, vücut sıvısı, yüksek sıcaklık veya değişken klorür koşullarında yürütülmemiştir.
• Uzun süreli saha korozyonu veya servis ömrü ölçülmemiştir.
• Korozyon iyileşmesinin süperelastiklik ve şekil hafızası performansını koruduğu ayrıca gösterilmemiştir.
• Çekme, basma, yorulma veya çatlak ilerleme deneyleri yapılmamıştır.
• Yüzeyde nikel iyonu salımı doğrudan çözelti analiziyle ölçülmemiştir.
• Medikal biyouyumluluk veya hücre deneyleri gerçekleştirilmemiştir.
• Küçük gözeneklerin uzun süreli korozyon yorulması üzerindeki etkisi değerlendirilmemiştir.
• Yaklaşık 1.833 mV pasif bölge, bütün gerçek kullanım koşullarında çukurcuk oluşmayacağı anlamına gelmez.

Çalışmanın temel sınırlılıkları nelerdir?

• Kaynak hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Yalnızca iki lazer gücü-tarama hızı kombinasyonu karşılaştırılmıştır.
• İki koşulun hacimsel enerji yoğunluğu aynı olsa da tam sıcaklık-zaman geçmişleri doğrudan ölçülmemiştir.
• Korozyon deneyleri yalnızca 3,5 ağırlık yüzdesi NaCl çözeltisinde gerçekleştirilmiştir.
• Polarizasyon testleri üç kez tekrarlanmış olsa da bazı mikro-yapısal ölçümler için numune sayısı ayrıntılı olarak verilmemiştir.
• TEM sonuçları çok küçük yerel alanları temsil etmektedir.
• Hücresel tane oranı AS_L için farklı bölümlerde yüzde 41,2 ve yüzde 41,5 olarak verilmiştir.
• Pasif film kalınlığı doğrudan kesit ölçümüyle belirlenmemiştir.
• XPS sonuçları yarı nicel yüzey bileşimi verir; filmin derinlik boyunca tam kimyasal profili sunulmamıştır.
• Ni iyonunun çözeltiye salınma miktarı ICP veya benzeri bir yöntemle ölçülmemiştir.
• Veriler açık bir depoda yayımlanmamış, talep üzerine sunulacağı belirtilmiştir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deney tasarımının teknik özeti

Kullanılan karakterizasyon yöntemleri

İki numunenin mikro-yapısal karşılaştırması

Ana korozyon bulgularının karşılaştırması

Uygulama açısından en uygun yaklaşım nedir?

Çalışmanın sonuçları, LPBF NiTi üretiminde yalnız hacimsel enerji yoğunluğunu hedeflemenin yeterli olmadığını göstermektedir. Aynı enerji yoğunluğunda bile lazer gücü ve tarama hızının ayrı ayrı seçilmesi eriyik havuzu sayısını, sınır yoğunluğunu ve nihai mikro-yapıyı değiştirmektedir.

Korozyon direnci için çalışmanın önerdiği yaklaşım şu sırayı izlemektedir:

1. Daha küçük ve sık eriyik havuzları oluşturacak lazer parametreleri seçmek
2. Hücresel tane oranını artırmak
3. Üretim sonrası orta sıcaklıklı tavlamayla mikro-gerinimi azaltmak
4. Martenzit oranını ve çökelti morfolojisini izlemek
5. Yalnız ilk polarizasyon sonucunu değil, zamanla gelişen pasif film davranışını incelemek

Bu yaklaşım doğrudan endüstriyel reçete değildir. Farklı Ni/Ti oranları, makine optikleri, toz özellikleri, tarama yolları ve parça geometrileri için parametrelerin yeniden optimize edilmesi gerekir.

Endüstriyel uygulama öncesinde hangi ek deneyler gereklidir?

• Farklı lazer gücü ve tarama hızlarını içeren daha geniş işlem haritası
• Farklı üretim partileri arasında tekrarlanabilirlik
• Gerçek deniz suyu ve değişken klorür derişimleri
• Sıcaklık, pH ve çözünmüş oksijen etkileri
• Uzun süreli daldırma ve korozyon yorulması
• Çekme ve basma süperelastikliğiyle eş zamanlı korozyon deneyleri
• Ni iyonu salımının nicel çözelti analizi
• Pasif film kalınlığının kesit TEM veya derinlik profiliyle ölçülmesi
• Yüzey pürüzlülüğü ve son işleme yöntemlerinin etkisi
• Karmaşık geometrili gerçek LPBF parçalar
• Medikal kullanım hedefleniyorsa yapay vücut sıvısı, biyouyumluluk ve hücre deneyleri
• Denizcilik uygulaması hedefleniyorsa gerilim altında çukurcuk ve çatlak ilerleme deneyleri

Kaynak ve Yöntem Notu

• Çalışmanın tam özgün adı: Cellular grain control for enhanced pitting resistance in LPBF NiTi alloys
• Yazarlar: An Yan, Weisi Cai, Xubing Wei, Pengxu Li, Zhicheng He, Xiaowei Li, Meng Cheng, Lai-Chang Zhang, Chao Yang
• Yazar sıralaması: An Yan birinci, Weisi Cai ikinci, Xubing Wei üçüncü, Pengxu Li dördüncü, Zhicheng He beşinci, Xiaowei Li altıncı, Meng Cheng yedinci, Lai-Chang Zhang sekizinci ve Chao Yang dokuzuncu yazardır.
• Eş birinci yazar: Eş katkı veya eş birinci yazarlık beyanı bulunmamaktadır.
• Makalede belirtilen sorumlu yazarlar: Xiaowei Li ve Chao Yang
• SSRN platform iletişim yazarı: An Yan
• Kurum 1: School of Materials Science and Physics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, China
• Kurum 2: National Engineering Research Center of Near-net-shape Forming for Metallic Materials ve Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming of Advanced Metallic Materials, South China University of Technology, Guangzhou, China
• Kurum 3: Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong, Hong Kong, China
• Kurum 4: School of Engineering, Edith Cowan University, Joondalup, Western Australia, Australia
• Kurum 5: Jiangsu Key Laboratory for 3C Products Additive Manufacturing and Surface Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou, China
• DOI:10.2139/ssrn.7201326
• Yayın platformu: SSRN
• Platform işletmecisi: Elsevier
• Dergi: Belirli bir hakemli dergi veya kabul edilmiş yayın sürümü doğrulanmamıştır.
• Yayın yılı: 2026
• Kaynak türü: Eklemeli imalat, mikro-yapısal karakterizasyon, elektrokimyasal deney ve pasif film analizi içeren deneysel preprint araştırma çalışması
• Hakemlik durumu: Hakem değerlendirmesinden geçmemiştir.
• Resmî kaynak bağlantısı:SSRN resmî çalışma sayfası

Araştırma; Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Ortak Fonları U24A2025, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı 52371027, Xuzhou “343” Endüstriyel Gelişim Projesi gx2025006 ve South China University of Technology bünyesindeki Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming of Advanced Metallic Materials GJ 202401 projesi tarafından desteklenmiştir.

Yazarlar, çalışmanın sonuçlarını etkileyebilecek bilinen bir rekabet eden mali çıkar veya kişisel ilişki bildirmemiştir. Araştırma verilerinin talep üzerine paylaşılacağı belirtilmiştir.

Bu Türkçe açıklama; çalışmanın üretim şeması, bütün deney yöntemleri, XRD sonuçları, optik ve elektron mikroskobu görüntüleri, TEM ve kristal yapı analizleri, polarizasyon eğrileri, elektrokimyasal empedans sonuçları, yüzey potansiyeli haritaları, XPS bileşenleri, EBSD faz ve KAM haritaları ile önerilen korozyon mekanizması incelenerek hazırlanmıştır.

Bilimsel içerik yalnızca incelenen çalışmaya dayanmaktadır. Dış kaynaklar yalnızca yazarların tam adları, DOI, yayın platformu, kurumsal kimlikler ve preprint durumunun bibliyografik doğrulanması amacıyla kullanılmıştır. Çalışmada bulunmayan yeni bir korozyon sonucu, uygulama başarısı veya performans değeri eklenmemiştir.

Sonuçlar iki belirli LPBF parametre grubuyla üretilen, aynı tavlama işleminden geçirilen NiTi numunelerine aittir. Yüksek hücresel tane oranının olumlu etkisi, düşük mikro-gerinim ve uygun faz-çökelti yapısıyla birlikte ortaya çıkmıştır. Bu nedenle bulgular, yalnızca hücresel tane oranını artırmanın bütün NiTi alaşımlarında yeterli olacağı biçiminde yorumlanmamalıdır.