Potasyum mikası ve florapatit içeren cam seramiklerin kristalizasyon davranışları, işlenebilirlik özellikleri üzerine değişen oranda çekirdeklenme katalisti (TiO2) ilavesinin etkisinin incelenmesi ve biyoaktivite karakterizasyonu
The effect of nucleating agent (TiO2) addition on crystallization behaviour, machinability of potassium mica and flourapatite containing glass ceramics and bioactivity characterization
- Tez No: 166414
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
POTASYUM MİKASI VE FLORAPATİT İÇEREN CAM SERAMİKLERİN KRİSTALİZASYON DAVRANIŞLARI, İŞLENEBİLİRLİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE DEĞİŞEN ORANDA ÇEKİRDEKLENME KATALİSTİ (TiO2) İLAVESİNİN ETKİSİNİN İNCELENMESİ VE BİYOAKTİVİTE KARAKTERİZASYONU ÖZET İşlenebilir cam-seramikler, diğer tüm cam-seramikler malzemeler gibi çekirdeklenme ve kristal büyütme ısıl işlemleri ile üretilmektedirler. Mikrokristaller halinde mika ve florapatit fazlan içeren işlenebilir cam seramikler vücutta kemik implantı ve kemik ikame olarak kullanılabilecek yeni malzemeler olarak tanımlanmaktadır. Cam matris içerisinde uniform olarak dağılmış ve rastgele sıralanmış mika tabakaları ile diğer cam seramiklerden daha iyi işlenebilirlik özelliğine sahip malzemeler elde edilebilmektedir. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında ağırlıkça 7:3 oranında potasyum mikası ve florapatit içeren cam bileşimlerine farklı oranlarda çekirdeklenme katalisti (TiC^) ilavesi yapılarak cam bileşimleri hazırlanmıştır ve uygun sıcaklıklarda dökülerek bu kompozisyonlara ait camlar elde edilmiştir. Diferansiyel termal analiz (DTA) ile cama ait cam geçiş ve kristalizasyon sıcaklıkları, X-ışınlan difraksiyonu (XRD) analizleri ile yapı içinde oluşan fazlar ve oluşma sıraları belirlenmiştir. Yapılan XRD analizleri ile her bileşim için florapatit ile mikanın aynı sıcaklıkta temel cam fazından çöktüğü belirlenmiştir. Elde edilen DTA ve XRD verilerinden cam seramik üretimi için gerekli ısıl işlem sıcaklıkları belirlenmiştir. Deneysel çalışmanın ikinci aşamasında mikroyapı karakterizasyonu, mikrosertlik ve işlenebilirlik testleri için silindir ve disk şeklinde numuneler dökülmüştür. Elde edilen numunelere belirlenen sıcaklıklarda ısıl işlemler uygulanarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı karakterizasyonu, mikrosertlik testleri ile sertlikleri ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda disk numunelere matkapla delerek işlenebilirlik testleri uygulanmıştır. Çalışılan bileşimlere yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde in-vitro biyoaktivite testi uygulanmıştır, rn-vitro biyoaktivite karakterizasyonu sonucunda numune yüzeyinde oluşan tabakanın hangi faza ait olduğunun belirlenmesi amacıyla ince film XRD (TF- XRD) analizi yapılmıştır. Numune yüzeyinde oluşan tabakanın morfolojisinin belirlenmesi amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Yapay vücut sıvısı (SBF) içerisine yerleştirilen numuneler ile çözelti arasındaki iyon alışverişinin belirlenmesi için ICP (inductively coupled plasma) tekniğinden yararlanılmıştır. In-vitro biyoaktivite testi sonucunda numune yüzeyinde oluşan fazların moleküler bağ karakterizasyonunun belirlenmesi için FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, çalışılan bileşimlerde artan TiOa ile birlikte camlara ait cam geçiş sıcacıklarının düştüğü, TiOa ilavesi ile mikroyapının farklılık gösterdiği belirlenmiştir. xCam bileşimine ağırlıkça %4 ve %6 TİÛ2 ilavesi ile potasyum mikasının yapı içerisinde elde edilememesi, sadece florapatit piklerine rastlanılması ile çekirdeklerime katalisti olarak ilave edilen TiOa'nin florapatitin kristalleşmesini teşvik ettiği sonucuna ulaşılmıştır. Kullanılan kompozisyonlarda yapı içerisinde mika fazının oluşturulması ile işlenebilir cam-seramiklerin elde edildiği gözlenmiştir, işlenebilirlik özelliklerinin yanı sura malzemelere uygulanan in-vitro biyoaktivite karakterizasyonu sonucunda numune yüzeylerinde hidroksikarbonaapatit tabakasının oluştuğu ve bu tabaka kalınlığının zamanla arttığı gözlenmiştir. xi
Özet (Çeviri)
THE EFFECT OF NUCLEATING AGENT (Ti02) ADDITION ON CRYSTALLIZATION BEHAVIOUR, MACHINABILITY OF POTASSIUM MICA AND FLOURAPATITE CONTAINING GLASS CERAMICS AND BIOACTIVITY CHARACTERIZATION SUMMARY Machinable glass ceramics are produced by similar production methods like other glass ceramics with nucleation and controlled crystallization heat treatment. Machinable glass ceramics containing microscrystalline phases of mica and apatite can be considered as new materials for bone implants and substitutes in human body. Such a glass ceramic has a better machinability than others due to the large amount of layered mica phase which is oriented randomly and distributed uniformly in glass matrix. In the first stage of the experimental studies, glass compositions having 3:7 weight ratio of flourapatite to potassium mica with different amount of nucleation agent (TİO2) were prepared and melted at proper temperatures. Differential thermal analysis (DTA) and X- Ray diffraction (XRD) methods were applied in order to determine glass transition and crystallization temperatures and characterize phase precipitation sequence and identify phases. According to the DTA and XRD results, heat treatment programmes of glass- ceramic production were determined. In the second stage of the experimental studies, disc and cylindrical shaped samples were prepared to determine the microstructural and mechanical properties in terms of microhardness and machinability. Heat treatment methods were applied to the glass specimens in order to make microstructural characterization by using scanning electron microscope (SEM) and microhardness test for determining hardness values of the specimens and according to the obtained results, machinability test was applied by drilling. In order to investigate the bioactivity of the obtained glass-ceramics, samples were characterized by in-vitro characterization in simulated body fluid (SBF). The thin film X-Ray Diffraction (TF-XRD) analysis was used to investigate the phases which were precipitated on the surfaces of the specimens. Microstructure analysis of the surfaces was made by scanning electron microscope (SEM). Changes in the concentrations of calcium, sodium and phosphorous of these solutions were made by Inductively Coupled Plasma (ICP) spectrometer. The molecular bonding characterization was applied by using Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR). As a result of the experimental studies, when the titania addition increases, glass transition temperature of the compositions decreases and some microstructural changes are observed. It is observed that, the formation of potassium mica phase is empeded by the addition of 4wt% and 6wt% titania. In these two compositions, only flourapatite crystals are precipitated from base glass system, so it can be concluded that, titania enhances the formation of flourapatite. XIIFor selected glass ceramic compositions, machinability is obtained by the precipitation of potassium mica in the base glass matrix. The results of the bioactivity characterization show that hydroxycarbonateapatite (HCA) layer formation on the surfaces are obtained for all glass-ceramic compositions. xm
Benzer Tezler
- Potasyum mikası ve florapatit içeren cam seramiklerin kristalizasyon davranışları, işlenebilirlik özellikleri üzerine değişen oranda çekirdeklenme katalisti (ZrO2) ilavesinin etkisinin incelenmesi ve biyoaktivite karakterizasyonu
The effect of nucleating agent (ZrO2) addition on crystallization behaviour, machinability of potassium mica and flourapatite containing glass ceramics and bioactivity characterization
UĞUR CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Sodyum-potasyum mikası ve florapatit içeren işlenebilir cam seramiklerin kristalizasyon davranışları, işlenebilirlik özellikleri ve biyoaktivite karakterizasyonu
The crystallization behaviour, machinability and bioactivity characterization of sodium-potassium mica and flourapatite containing glass ceramics
CAN ÇEKLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- %15 fluorapatit içeren potasyum-kalsiyum mika cam seramiklerinin kristalleşme davranışları, mikro yapısı ve işlenebilirlik özellikleri
The crystallization behaviour, microstructure and machinability properties of potassium-calcium mica glass-ceramics including %15 fluorapatite
MEHMET ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Potasyum mikası ve kordierit içeren işlenebilir cam seramiklere çekirdeklenme katalisti (TiO2) ilavesinin kristalizasyon davranışı ve elektriksel özellikler üzerindeki etkisinin incelenmesi
Effects of nucleating agent (TiO2) addition on crystallization behavior and electrical properties of machinable glass ceramics containing potassium mica and cordierite
BATU ORBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Değişen oranlarda potasyum mikası ve kordierit içeren işlenebilir cam seramiklerin üretim ve karakterizasyonu
Production and characterization of machinable glass ceramics containing different rates of potasium mica and cordierite
AHMET SEÇKİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLTEKİN GÖLLER