Mikrodalga ısıtmanın biyomedikal 316l alaşımının borlama kinetiğine etkisinin incelenmesi ve borür tabakasının karakterizasyonu
Investigation of the effect of microwave heating on boron kinetics of biomedical 316l alloy and characterization of boride layer
- Tez No: 632713
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 166
Özet
AISI 316L paslanmaz çelik alaşımı yapısal mühendislik malzemesi ve biyomalzeme olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, AISI 316L paslanmaz çelik alaşımlarının, mikrodalga ısıtma kullanılarak kutu borlama yöntemi ile borlanması incelenmiş ve borlama sonrası yüzeyin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, AISI 316L paslanmaz çelik alaşımı numuneler, mikrodalga fırında (2,9 kW / 2,45 GHz), Argon koruyucu gaz altında, 800, 850, 900 ve 950 oC' lerde 2, 4 ve 6 saat borlanmıştır. Borlanmış AISI 316L paslanmaz çelik alaşımının, makroyapısal, mikroyapısal, elementel, mekanik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Mikrodalga borlama ile 6,21-63,51 µm kalınlıkta borür tabakası elde edilmiştir. Ayrıca, mikrodalga ısıtmanın bor difüzyon kinetiğine etkisi de belirlenmiştir. Mikrodalga ısıtma ile borlanan AISI 316L paslanmaz çelik alaşımında bor aktivasyon enerjisi 244,15 kJ·mol−1 olarak tespit edildi. Mikrodalga etki sonucunda, geleneksel ısıtmaya göre, ön-üstel faktörün 4600 kata kadar arttığı belirlendi. Borlama sonucunda FeB, Fe2B, Cr5B3 ve NiB borürleri ve Fe-Ni-Si difüzyon bariyeri oluşumu tespit edildi. Daimler-Benz Adezyon testleri sonucunda 800, 850 ve 900 °C' de borlanan numuneler yeterli adhezif dayanımı gösterdi. En iyi özgül aşınma dayanımı değerleri 850 °C' de 6 saat borlanan ve 900 °C' de 4 saat borlanan numunelerde görüldü. FeB, Fe2B fazlarının ve difüzyon bölgesinin elastisite modülleri sırası ile 404,45, 367,34 ve 313,11 GPa olarak tespit edildi. Sertlikleri ise sırası ile 18,86, 11,72 ve 5,54 GPa olarak belirlendi. Akma dayanımları ise 6,28, 3,90 ve 1,84 GPa olarak hesaplandı. Kırılma tokluğu testleri sonucunda, FeB ve Fe2B fazının kırılma toklukları sırası ise 1,048 ve 4,882 MPa∙m1/2 olarak ölçüldü. Geleneksel yönteme kıyasla, Mikrodalga ısıtma ile gerçekleştirilen borlamada, borlama süresinden %50 tasarrufu sağlandı ve elde edilen borür tabakası kalınlığında ise %32 artış sağlandı.
Özet (Çeviri)
AISI 316L stainless steel alloy is widely used as structural engineering material and biomaterial. In this study, boriding of AISI 316L stainless steel alloys by powder-pack boriding method using microwave heating was investigated and the characterization of the boronized surface was performed. For this purpose, AISI 316L stainless steel alloy samples were boronized in the microwave furnace (2.9 kW / 2.45 GHz) at 800, 850, 900 and 950 oC for 2, 4 and 6 hours under the Argon shielding gas. The macrostructural, microstructural, elemental, mechanical and tribological properties of the boronized AISI 316L stainless steel alloy were investigated. 6.21-63.51 µm thick boride layers were obtained in microwave borided in AISI 316L. The effect of microwave heating on boron diffusion kinetics has been also determined. Boron activation energy was determined as 244.15 kJ·mol−1 in boronized AISI 316L stainless steel alloy microwave heating. As a result of the microwave effect, the pre-exponential factor increased up to 4600 times compared to traditional heating. As a result of boiling, FeB, Fe2B, Cr5B3 and NiB borides and Fe-Ni-Si diffusion barrier formation were detected. As a result of Daimler-Benz Adhesion tests, samples boiled at 800, 850 and 900 °C showed enough adhesive strength. The best wear performances were seen in samples that were boronized at 850 °C for 6 hours and at 900 °C 4 hours. The elasticity modules of FeB, Fe2B phases and diffusion region were determined as 404.45, 367.34 and 313.11 GPa, respectively. Their hardnesses were determined as 18.86, 11.72 and 5.54 GPa, respectively. Yield strengths were calculated as 6.28, 3.90 and 1.84 GPa, respectively. As a result of the fracture toughness tests, the order of fracture toughness of the FeB and Fe2B phase was measured as 1.048 and 4.882 MPa∙m1/2. Compared to the traditional method, with microwave heating, 50% saving was achieved in boriding time and 32% increase in the thickness of the boride layer obtained.
Benzer Tezler
- Görece kısa süreli WiFi ışıması biyolojik dokuları etkiliyor mu?
Does relatively short term exposure to WiFi affect bi̇ologi̇cal ti̇ssues ?
YASEMİN MARAŞLIGİLLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA İNCİ ÇİLESİZ
- Development of manganese-doped hydroxyapatite incorporated PCL electrospun 3D scaffolds coated with gelatin for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için jelatin kaplı manganez katkılı hidroksiapatit içeren PCL elektroeğrilmiş 3D iskelelerin geliştirilmesi
ALALEH SAMIEI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. DİLEK KESKİN
Prof. Dr. ZAFER EVİS
- Microwave sintering and characterization of alumina and alumina matrix ceramic nanocomposites
Alumina ve alumina matrisli seramik nanokompozit malzemelerin mikrodalga ile sinterlenmesi ve karakterizasyonu
BURCU KAYIPLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Kristalize çam balının çözdürülmesinde mikrodalga ısıtmanın hidroksimetilfurfural oluşumu ve diastaz aktivitesi üzerine etkileri
Effects of microwave heating on formation of hydroxymethylfurfural and diastase activity during decrystallization of pine honey
SAADET YILDIRIM ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gıda MühendisliğiAnkara ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERRUH ERDOĞDU
- Nohut haşlama suyunun (aquafaba) teknolojik özellikleri üzerine mikrodalga ile ısıtmanın etkisinin incelenmesi
Investigation of microwave heating effect on technological properties of chickpea blanching water (aquafaba)
SAIF JAMAL MAHDY MAHDY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZİN TUTA ŞİMŞEK