Surface treatment of Ti-6Al-4V alloy by thermal oxidation
Ti-6Al-4V alaşımının yüzey özelliklerinin termal oksidasyon ile geliştirilmesi
- Tez No: 142957
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mühendislik Bilimlerinde İleri Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Titanyum alaşımları üstün özellikleri sayesinde, medikal aygıtları da içeren çeşitli uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Fakat uzun süreli ve etkin kullanımları yetersiz tribolojik özellikleri nedeniyle kısıtlanmaktadır. Tİ-6A1-4V alaşımı mekanik özelliklerinin yanısıra hafifliği ve korozyon direnci ile, özellikle ortopedik implant uygulamaları için tercih edilen bir malzeme olmasına rağmen uygulama sürecinde aşınma etkisi ile oluşan parçacıklar implantı çevreleyen dokunun tepki vermesine neden olur ve implantın kısa bir süre sonrasında değiştirilmesini gerektirir. Titanyum alaşımlarının medikal uygulamalar için vazgeçilmez olması, yetersiz aşınma özelliklerinin yüzey işlemleri ile geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Termal oksidasyon yöntemi ile görece kalın TİO2 ve yüzeyden içeri doğru gelişen oksijen difüzyon tabakası elde edilmektedir. Basitliği ve uygulama kolaylığının yanısıra sağladığı yüzey özellikleri ile iyileştirilmiş korozyon direnci ve aşınma performansı sağlamaktadır. Bu çalışmada, soğuk işlem görmüş Tİ-6A1-4V alaşımının termal oksidasyon koşullan araştırılmıştır. Kütlesel sertlikten fedakarlık yapmadan, mekanik olarak kararlı ve korozyona dirençli yüzey tabakası oluşturan oksidasyon koşullarının belirlenmesi amaçlanlandığından, bu oksidasyon koşullarında işlem gören alaşımın aşınma ve korozyonlu aşınma davranışları değerlendirilmiştir Yüzey tabakasının karakterizasyonu mikroskopik incelemeler, ultramikrosertlik ölçümleri ve X-ışını difraksiyon analizi ile gerçekleştirilmiştir. Farklı işlem koşulları sonucu elde edilen yüzeylerin görece korozyon direnci 5 M HC1 çözeltisinde test edilmiştir. Buna göre 600°C'de 60 saat oksidayon sonucu elde edilen yüzeyin korozyona karşı en fazla direnci gösterdiği belirlenmiştir. Aşınma testleri kayma aşınması durumunu temsil eden aşınma cihazında gerçekleştirilmiştir. Kuru ve % 0,9 NaCl içeren ortamlarda gerçekleştirilen deneylerinde 600°C'de 60 saat yapılan oksidasyon ile aşınma direncini aşın miktarda arttığı görülmüştür. % 0.9 NaCl içeren çözeltide gerçekleştirilen aşınma deneylerinde yüzey işlemi uygulanmamış alaşıma nazaran oksidasyon sonrası aşınma direnci 25 kat artmıştır.
Özet (Çeviri)
Although titanium alloys present excellent properties for various applications, including medical devices, their poor tribological performance limits their long-term efficiency in human body. The well-known Tİ-6A1-4V alloy is a favorable material especially for orthopedic implants which provides the combination of desired mechanical properties such as high yield strength, fatigue strength and fracture toughness in conjunction with low weight and good corrosion properties. However, detrimental effects of wear induced particle release and eventual adverse tissue reactions results with the need of revision surgery in short term after implantation. It is a matter of concern to improve the wear properties of titanium alloys by means of surface engineering, since they are the most appropriate materials for biomedical applications. Thermal oxidation is a simple way of producing wear resistant surfaces for titanium alloys. By utilizing the suitable treatment condition, modified surface layer, which is composed of TİO2 and oxygen diffusion zone, provides enhanced corrosion and wear properties for titanium alloys. In this study, comparative investigation of thermal oxidation treatment for cold worked Tİ-6A1-4V was carried out. Since the aim was to form a mechanically stable and corrosion resistant surface without sacrifying the bulk hardness, the optimum oxidation conditions were determined for further evaluation of wear and corrosion wear performance. Characterization of modified surface layers were carried out by means of microscopic examinations, ultramicrohardness tests and X-ray diffraction analysis. Relative corrosion resistance of untreated and oxidized samples revealed by accelerated corrosion tests in a solution of 5M HC1. The examined Tİ-6A1-4V alloy exhibited excellent resistance to corrosion after oxidation at 600°C for 60 hours. Wear tests were conducted on a reciprocating wear tester in dry sliding condition and in a 0.9 % NaCl solution. Oxidation of Tİ-6A1-4V alloy at 600°C for 60 hours improved both dry sliding and corrosion wear resistance, significantly. In 0.9 % NaCl solution, oxidized alloy exhibited 25 times higher wear resistance than the untreated alloy.
Benzer Tezler
- Yüzey işlemi uygulanmış Ti-6Al-4V alaşımının darbeli kayma aşınma davranışının incelenmesi ve kuru kayma koşulları altında aşınma haritalarının oluşturulması
Investigation of impact-sliding wear behavior and development of wear maps under dry sliding conditions of surface treated Ti-6Al-4V alloy
AYŞENUR EĞERCİOĞLU YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HARUN MİNDİVAN
- Investigation of mechanical and thermal properties of TiB2 coating grown on Ti-6Al-4V VIA CRTD-Bor
KRTD-Bor Tekniği ile Ti-6Al-4V üzeri̇nde oluşturulan TiB2 kaplamanin mekani̇k ve termal özelli̇klere etki̇si̇
EGE DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ
- Nitrürleme ve termo-hidrojenleme işleminin işlenmiş ti-6al-4v alaşimlarinin yorulma davranişi üzeri̇ndeki̇ etki̇si̇
Effect of nıtrıdıng and thermo-hydrogen processıng on the fatıgue behavıor of wrought tı-6al-4v alloys
ELİF AYBÜKE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
PROF. DR. ZİYA ESEN
- Ti6Al4V titanyum alaşımının termal oksidasyon ve lazer yüzey işleme yöntemleri ile yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi
Improving the surface properties of Ti6Al4V titanium alloy by thermal oxidation and laser surface treatment method
MUSTAFA BALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH SERT
- Surface treatment of Ti-6Al-7Nb alloy by thermal oxidation
Ti-6Al-7Nb alaşımının termal oksidasyon yöntemiyle yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
MEHTAP DENİZ ÜNLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU