Elektriksel kıvılcımla işlemede sinterlenmiş gümüş-hidroksiapatit toz katkılı elektrotların biyolojik uyumluluk üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of sintered silver-hydroxyapatite powder-added electrodes on biological compatibility in electrical discharge machining
- Tez No: 659632
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT EKMEKCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 171
Özet
Alışılmamış imalat yöntemlerinden biri olan elektriksel kıvılcımla işleme, di-elektrik sıvı içerisinde belirli bir mesafede konumlandırılmış elektrot ile iş parçası arasında ardışık elektriksel boşalımların oluşması ve iş parçasını aşındırması temeline dayanır. İşleme sırasında çok yüksek noktasal sıcaklık değerlerine ulaşılır ( ̴ 20000 K). İşleme sonrasında elde edilecek yüzey özellikleri; elektrot çeşidi, di-elektrik sıvı, darbe süresi, darbe akımı, açık aralık gerilimi gibi çeşitli değişkenlere bağlıdır. Elektriksel kıvılcımla işleme yöntemi, özellikle sert ve karmaşık geometrideki malzemeler ile yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelerde kullanılmaktadır. Ti-6Al-4V alaşımı, düşük elastisite modülü, yüksek mekanik özellik ve korozyon direncinden dolayı biyomedikal implant uygulamalarında en çok tercih edilen malzemelerdir. Titanyum malzemenin iyi olan biyouyumlu özelliğinin yanı sıra, içerdiği Al ve V elementleri vücut sıvısı ile uzun süre etkileşimde bulunduğunda iyon salınımına sebep olur ve Alzheimer, nöropati,osteomalazi gibi çeşitli hastalıklara yol açar. Bu sebeple literatürde farklı fiziksel, kimyasal ve mekanik yöntemler uygulanarak, titanyum alaşımlarının yüzey pürüzlülükleri, topografileri ve kimyasal kompozisyonları değiştirilerek kemik ile implant arasındaki bağlanmanın ve biyouyumluluğun arttırılması ile ilgili çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Bu tez çalışmasında ise, Ti-6Al-4V malzemenin yüksek mekanik özelliği, hidroksiapatitin biyouyumluluğu, gümüşün iletkenliği ve antibakteriyel özelliğinden faydalanılarak, kemiğin yapısına benzer gümüş-kalsiyum-fosfat ile kaplanmış poroz bir yüzey elde edilmeye çalışılmıştır. Yöntem sırasında mikronize gümüş ve hidroksiapatit tozlar farklı oranlarda karıştırılarak toz metalürjisi ile 4 elektrot üretilmiştir. Elektriksel kıvılcımla işleme için gerekli olan di-elektrik sıvı, darbe akımı ve darbe süresi parametreleri belirlendikten sonra, toz metalürjisi ile üretilen elektrotlar kullanılarak deney grupları oluşturulmuştur. 3 farklı darbe akımı, 4 farklı darbe süresinde, saf su içerisinde 39 adet numune işlenmiştir. İşlenen yüzeyler optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınım difraktometresi ile detaylı analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, kemiğin yapısını andıran porozlar şeklinde kraterlerden oluşan, gümüş-hidroksiapatit tozları ile zenginleştirilmiş fonksiyonel yüzeylerin elde edilebilmesinin mümkün olduğunu doğrulamıştır. Bu tez çalışmasında elde edilen sonuçlar neticesinde elektriksel kıvılcımla işleme yönteminin ileriye dönük çalışmalar için alternatif bir yöntem olacağı söylenilebilir.
Özet (Çeviri)
Electrical discharge machining is based on the principle of removing material with the use of consecutive electrical discharges between a work-piece and an electrode placed on a distance in a dielectric liquid. Extremely high-temperature values are achieved during the process ( ̴ 20000K). Surface topographical features generated during the process are depended on the operational parameters such as the electrode type, dielectric liquid, pulse duration, pulse current, and open gap voltage. Electrical discharge machining is widely used in processing hard materials with complex geometries as well as heat-resistant materials. Ti-6Al-4V alloy is a preferable material for biomedical implant applications due to its low Young's modulus, high mechanical features, and corrosion resistance. It has been noted that Al and V alloying elements release ions when interacted with body liquid for a long period and cause several diseases such as Alzheimer's, neuropathy, or osteomalacia despite the good biocompatibility properties of Ti. Therefore, various studies have been conducted in the literature to enhance the bonding and biocompatibility properties of implant surfaces by applying different physical, chemical, and mechanical methods that change the surface roughness, topography, and chemical composition of titanium alloys surfaces. In this thesis study, a porous surface coated with silver calcium phosphate similar to the structure of bone has been tried to be obtained by using the high mechanical properties of Ti-6Al-4V material, the biocompatibility of hydroxyapatite, conductivity, and antibacterial properties of silver. Micronized silver and hydroxyapatite powders were mixed in different proportions and 4 tool electrodes were produced by powder metallurgy. Then, experimental groups were planned by using the electrodes produced by the powder metallurgy. 39 samples were electrical discharge machined in pure water dielectric liquid by using 3 different pulse currents and 4 different pulse duration. The surfaces of the samples were analyzed by using optical microscopy, scanning electron microscopy and, an X-Ray diffractometer. The findings suggested the possibility to obtain functional surfaces enriched with silver-hydroxyapatite powders, consisting of craters in the form of pores resembling the structure of the bone. Finally, it has been concluded that the use of powder metallurgy electrodes in electrical discharge machining will be an alternative and promising method for prospective studies.
Benzer Tezler
- Elektriksel kıvılcımla işlemede mikronize hidroksiapatit toz katkısının yüzey özelliklerine etkisinin incelenmesi
The investigation of effect on the surface properties of micronized hydroxyapatite powder additive in electrical discharge machining
SELİM AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiBülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAL EKMEKCİ
- Elektriksel kıvılcımla işlemede hidroksiapatit toz katkısının yüzey bütünlüğüne etkisi
The effect of hydroxyapatite powder additives on surface integrity in electrical discharge machining
YASİN EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAL EKMEKCİ
- Theoretical and experimental investigation of residual stresses in electric discharge machining
Elektriksel aşındırma ile işlemede kalıntı gerilmelerin teorik ve deneysel incelenmesi
BÜLENT EKMEKÇİ
Doktora
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ABDULKADİR ERDEN
PROF.DR. FARUK ARINÇ
- Studies of spin and beam dynamics and electric field issues for the proton edm experiment in an all electric storage ring
Elektriksel saklama halkasında proton edm deneyi için spin ve ışın dinamiği ile elektrik alan konularında çalışmalar
SELÇUK HACIÖMEROĞLU
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENAP ŞEHABETTİN ÖZBEN
DR. YANNİS K. SEMERTZIDIS
- Carbon encapsulation of elemental nanoparticles
Elementel nanoparçacıkların karbon ile enkapsülasyonu
PELİN LİVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK