Orta entropili TiNbZr alaşımı/hidroksiapatit gözenekli biyokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Medium entropy TiNbZr alloy- hydroxyapatite porous biocomposite material production and characterization
- Tez No: 808220
- Danışmanlar: PROF. DR. ERSİN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Eşmolar TNZ alaşımı, Doğal HA, Orta Entropili Alaşımlar, Gözenekli Yapı Iskeleleri, Mekanik Alaşımlama, Soğuk Izostatik Pres, Boşluk Yapıcı Malzemeler, Equimolar TNZ alloy, Natural HA, Medium Entropy Alloys, Porous Scaffolds, Mechanical Alloying, Cold Isostatic Press, Space Holder Materials
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışmanın amacı, boşluk tutucu amonyum bikarbonat(NH4HCO3) uygulanmasıyla gözenekli eşmolar orta entropili TiNbZr(TNZ)/Hidroksiapatit(HA) biyokompozit malzeme üretmek, mikroyapısal ve aşınma davranışını karakterize etmektir. Yöntem: Bu çalışmada sığır femur kemiklerinden doğal HA elde edilmiş olup bu işleme paralel olarak Ti, Nb, Zr tozları kullanılarak gezegen hareketli bilyalı öğütücüde mekanik alaşımlama işlemiyle orta entropili eşmolar TNZ alaşımı geliştirilmiştir. Tozların boyutsal özellikleri için tane boyutu analizi uygulanmıştır. Geliştirilen TNZ alaşımına %30 ve %70 ağırlık oranlarında, doğal HA tozu eklenerek TNZ/HA kompozit malzeme üretilmiştir. Ayrıca gözenekli bir yapı oluşturmak için %20 ve %30 oranlarında NH4HCO3 ilave edilmiştir. Eşmolar TNZ/HA içeren kompozitlere ön presleme işlemi ardından soğuk izostatik presleme (Cold Isostatic Pressing-CIP) işlemi uygulanmıştır. Green (ham) kompact bir yapı elde edilmiştir. Presleme işlemi yapılan numunelerin sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzemelerin yoğunluk ölçümleri Arşimet prensibine göre belirlenmiştir. Sinterleme sonrası numunelerin yapısal özellikleri XRD ve SEM-EDS analizleri ile belirlenmiştir. Mekanik özellikler basma ve mikro sertlik testleri ile aşınma özellikleri ise Pin-On Disk aşınma testi ile belirlenmiştir. Bulgular: Elde edilen numunelerde boşluk tutucu (NH4HCO3) miktarının artmasıyla birlikte gözeneklilik miktarında artış görülmüştür. Porozite miktarında ki artışa bağlı olarak numunelerin yüzey pürüzlülüklerinde, sürtünme katsayılarında ve aşınma oranında artış gözlenirken, elastisite modüllerinde, basma mukavemetlerinde ve yoğunluklarında azalma gözlenmiştir. Ayrıca HA miktarı artışıyla birlikte, porozite miktarının arttığı ve buna bağlı olarak yüzey pürüzlülüklerinde, sürtünme katsayılarında ve aşınma oranında artış gözlenirken, elastisite modüllerinde, basma mukavemetlerinde ve yoğunluklarında azalma kaydedilmiştir. Sonuç: Mevcut tez çalışmasından elde edilen veriler doğrultusunda gözenekli iskele yapısına sahip orta entropili TNZ/HA biyomalzeme üretimi ile geliştirilen malzemenin ortopedik ve dental implantlarda kullanılabilecek potansiyel bir aday olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Objective: The main purpose of this study is to produce a porous equimolar medium-entropy TiNbZr(TNZ)/Hydroxyapatite(HA) biocomposite material and to characterize its microstructural and wear behavior by applying space holder ammonium bicarbonate (NH4HCO3). Method: In this study, natural HA was obtained from bovine femur bones, and in parallel with this process, a new medium entropy alloy was developed by mechanical alloying in a planetary ball mill using Ti, Nb, Zr powders. Afterwards, a new composite material was obtained by adding the produced natural HA powder at 30% and 70% weight ratios to the developed TNZ alloy. In order to increase the pore amount of the composite material formed in the study, 20% and 30% ammonium bicarbonate (NH4HCO3) was added. After pre-pressing, cold isostatic pressing method (CIP) was applied to the composites containing equimolar TNZ/HA. The sintering process of the pressed samples was carried out in 2 stages. Finally, the structural properties of the sintered samples were determined by XRD and SEM/EDS analyses, and particle size analyses, compression tests, density measurements, surface roughness analyzes, micro hardness measurements and wear tests by pin-on-disc method were performed. Findings: With the increase in the amount of space holder (NH4HCO3) in the samples, a significant increase in the amount of porosity is observed. Depending on the increase in the amount of porosity, an increase was observed in the surface roughness, coefficient of friction and wear rate of the samples, while a decrease was observed in the elastic modulus, compressive strength and densities. In addition, with the increase in the amount of HA; An increase in the amount of porosity was observed. Accordingly, while an increase was observed in surface roughness, coefficients of friction and wear rate, a decrease was observed in modulus of elasticity, compressive strength and densities. Results: As a result of the analysis, it has been determined that the TNZ alloy, TNZ and TNZ/HA porous scaffolds developed within the scope of the thesis study have a great potential to be used especially in implant applications.
Benzer Tezler
- Düşük yoğunluklu orta ve yüksek entropili alaşımların üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of low density medium and high entropy alloys
HİLMİ ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN ZENGİN
- Eşdeğer atomik olmayan fecralni orta entropili alaşımlarının üretimi ve yüksek sıcaklık oksidasyon davranışı
Production and high temperature oxidation behavior of non-equatomic fecralni medium entropy alloys
TUĞÇE ÖZGENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEREM ÖZGÜR GÜNDÜZ
- Grafen takviyeli orta entropili alaşımların bor kaplanabilirliğinin araştırılması
Investigation of boron coatability of graphene reinforced medium entropy alloys
NAZMİYE NUR KÜÇÜKELÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSAN MERTGENÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ RIZA KARA
- Toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiş Fe esaslı yüksek ve orta entropili alaşımların mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of Fe-based high and medium entropy alloys produced by powder metallurgy
MURAT BODUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ SUN
- Mechanical behavior of medium and high entropy alloys
Orta ve yüksek entropili alaşımların mekanik davranışı
AHMAD MADKHANAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZER PIÇAK