Surface modification of additively manufactured titanium alloys for biomedical application
Katmanlı imalat yöntemiyle üretilmiş olan titanyum alaşımlarının biyomedikal uygulamalar için yüzey modifikasyonu
- Tez No: 735052
- Danışmanlar: PROF. DR. ARİF NİHAT GÜLLÜOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET MASUM TÜNÇAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Son zamanlarda Ti-6Al-4V alaşımının üretiminde eklemeli imalat tekniği çok yoğun şekilde kullanılmaktadır. Fakat eklemeli imalat tekniğiyle üretilen Ti-6Al-4V alaşımının yüzey modifikasyonu sonucu elde edilen yapıların, implant malzeme olarak kullanılmasına yönelik çalışmalarda derin boşluklar bulunmaktadır. Bu doktora tezinde iki farklı eklemeli imalat tekniği yöntemiyle Ti-6Al-4V alaşımı üretilmiştir. Üretilen Ti-6Al-4V alaşımlarının yüzeyinde bioimplant uygulamaları için mezo-mikro ve nano yüzey pürüzlülüğü oluşturularak biyoaktiviti özellikleri incelenmiştir. İlk olarak DMLS (Direkt metal lazer sinterleme) ve EBM (Elektron ışın ergitme) eklemeli imalat yöntemleriyle Ti-6Al-4V alaşımları üretildi. DMLS yönteminde üç farklı lazer gücü kullanılarak Ti-6Al-4V alaşımları üretildi. Üretilen bu alaşımların yüzeylerinde kumlama (S), dağlama (E), anotlama (AO) ve anodik spark oksitleme (ASO) yöntemleri tekli ve kombine olarak kullanılarak mezo-mikro ve nano hibrit yüzey pürüzlülüğene sahip yüzeyler oluşturuldu. Eklemeli imalat tekniğiyle üretilen Ti-6Al-4V alaşımların mikroyapıları OM (Optik mikroskop), SEM (Taramalı elektron mikroskobu) ve XRD (X-ışını difraktometre) cihazlarıyla incelenmiştir. Yüzey modifikasyonu sonucunda oluşan yapılar XRD ve SEM ile incelenmiştir. Yüzey pürüzlülük özellikleri, profilometre ve temas açısı teknikleriyle belirlenmiştir. Elde edilen bu yüzeylerin apatit oluşturma özellikleri SBF solüsyonunda araştırıldı. Elde edilen sonuçlar ışığında her iki yöntemlerle üretilen alaşımların yüzeylerinde apatit yapıların oluşumu gözlemlendi. DMLS ve EBM eklemeli imalat yöntemleriyle üretilen alaşımların biyouyumluk çalışmaları, mezo-mikro ve nano hibrit topografya (SEA) oluşturulan yüzeylerinde HOB (insan kemih hücresi) kemik hücreleri kullanılarak gerçekleştirildi. Hücrelerin yüzeydeki tutunma, canlılık ve çoğalma özellikleri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Recently, additive manufacturing (AM) technique has been used extensively in the production of Ti-6Al-4V alloy. However, there are deep gaps in the literature on the utilization of the structures obtained as a result of surface modification of the Ti-6Al-4V alloy produced by AM technique as implant material. In this doctoral thesis, Ti-6Al-4V alloy was produced by two different AM techniques. The bioactivity properties of generated meso-micro and nano hybrit surfaces on AM Ti-6Al-4V alloys were investigated for bioimplant applications. Firstly, Ti-6Al-4V alloys were produced by direct melting laser sintering (DMLS) and electron beam melting (EBM) methods. Ti-6Al-4V alloys were produced using three different laser powers in the DMLS method. Sandblasting (S), acid etching (E), anodization (AO) and anodic spark oxidation (ASO) methods on the surfaces of these produced alloys were applied individually or in combination in order to form meso-micro and nano-hybrid surfaces. Microstructures of Ti-6Al-4V alloys produced by AM technique were investigated with OM (Optical microscope), SEM (scanning electron microscope) and XRD (X-ray diffraction) devices. The structures formed as a result of surface modification were investigated by XRD and SEM. Surface roughness and wettability properties were determined by profilometry and contact angle techniques, respectively. The apatite forming properties of these surfaces were investigated in SBF solution. In the light of the obtained results, the formation of apatite structures was observed on the surfaces of the alloys produced by both AM methods. Biocompatibility studies of the produced alloys were carried out using HOB bone cells on the surfaces of DMLS and EBM printed Ti-6Al-4V alloys with meso-micro and nano hybrid topography (SEA). Adhesion, viability and proliferation properties of cells on the surface were evaluated.
Benzer Tezler
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Tarımsal atık katkılı polibütilen süksinat kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of agricultural waste filled polybutylene succinate composites
FATMA NUR BAYINDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN KANBUR
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT TAYFUN
- Experimental study on improvement of pool boiling cooling systems in dielectric liquid using honeycomb structures manufactured by additive manufacturing
Dielektrik sıvıda eklemeli imalat yöntemiyle üretilen petek yapılar kullanılarak havuz kaynatma soğutma sistemlerinin iyileştirilmesi üzerine deneysel çalışma
MUHAMMED ÇAĞLAR MALYEMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
PROF. DR. İSKENDER GÖKALP
- Seçici lazer ergitme yöntemi ile üretilen CoCr alaşımlıgözenekli yapıların sol-jel yöntemi kullanarak HAp ile kaplanması ve karakterizasyonu
HAp coating and characterization of CoCr alloyed lattice structures manufactured by selective laser melting using the sol-gel method
GÖZDE ERENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM GEZER