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
- 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
- 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
- Ti6Al4V alaşımının silisyumlanması ve silisit kinetiklerinin incelenmesi
Siliconizing of Ti6Al4V alloy and investigation of silicides kinetics
EŞREF FURKAN TEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖZDE FATMA ÇELEBİ EFE
DOÇ. DR. TUBA YENER
- Developing surface treatment processes by drag finishing for parts produced from Ti-6Al-4V alloy powders by electron beam melting
Ti-6Al-4V Alaşım Tozlarından Elektron Işını İle Ergitme Yöntemi Kullanılarak Üretilen Parçalar İçin Sürüklemeli Yüzey İşlem Süreçleri Geliştirme
KÜBRA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK
- Ti-6Al-4V alaşım tozlarından elektron ışını ile ergitme yöntemiyle üretilen parçalar için vibrasyonlu yüzey işlem süreçleri geliştirme
Developing vibratory surface finishing processes treatment for electron beam melted Ti-6Al-4V alloy powders
NİHAL YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF KAYNAK