CoCrFeNi yüksek entropi alaşımlarında Al ve Ti 'un degredasyon, iyon salınımı ve biyoaktivite üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of Al and Ti on degradation, ion release, and bioactivity in CoCrFeNi high-entropy alloys
- Tez No: 850693
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP SAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Bioengineering, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Munzur Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Stratejik Hammaddeler ve İleri Teknoloji Uygulamaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Bu çalışma, CoCrFeNi alaşımlarına Al ve Ti katkısının biyomalzeme uygulamaları için önemli olan degradasyon, iyon salınımı ve biyoaktivite özellikleri üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Üç farklı yüksek entropi alaşım (CoCrFeNi, CoCrFeNiAl ve CoCrFeNiTi) mekanik alaşımlama ve ark plazma sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Mekanik alaşımlama, alaşım tozlarının eldesi için kullanılmış ve 80 saatlik alaşımlama süresi ile tüm numunelerde homojen bir element dağılımının sağlandığı görülmüştür. Ark plazma sinterleme, tozların preslenerek yüksek sıcaklıkta sinterlenmesi için kullanılmış ve Al ve Ti katkısının amorflaşmayı geciktirdiği tespit edilmiştir. Karakterizasyon analizleri, alaşımların mikroyapı, element dağılımı ve faz yapısını belirlemek için SEM, EDS ve XRD analiz yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Degradasyon analizleri, alaşımların yapay vücut sıvısı (SBF) içerisindeki çözünme miktarlarını tespit edebilmek için daldırma öncesi ve sonrası ağırlık ölçümleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Al ve Ti katkısının CoCrFeNi alaşımlarında degradasyon şiddetini azalttığı gözlenmiştir. İyon salınım analizleri, alaşımların SBF içerisindeki metal iyon salınımlarını belirlemek için 4 haftalık bekleme sonrası alınan SBF örneklerindeki metal iyon konsantrasyonları ölçülerek tespit edilmiştir. Tüm numune gruplarında metal iyon salınımlarının ppb seviyelerinde olduğu ve en düşük iyon salınımının CoCrFeNiTi numune grubunda elde edildiği gözlenmiştir. Biyoaktivite analizleri, alaşımların SBF içerisindeki Ca-P çekirdeklenme davranışlarını incelemek için 4 haftalık bekleme sonrasında numune yüzeylerinde meydana gelen Ca-P çekirdeklenmeleri ve yüzeylerdeki Ca-P oranlarının EDS analizleri ile tespit edilmesi ile gerçekleştirilmiştir. CoCrFeNi alaşımında biyoaktivitenin oldukça düşük seviyelerde olduğu, Al katkısının biyoaktiviteyi arttırdığı ve en yüksek biyoaktiviteye CoCrFeNiTi alaşımlarında ulaşıldığı tespit edilmiştir. Bu çalışma, CoCrFeNi esaslı yüksek entropi alaşımların alternatif bir biyomalzeme olarak güçlü bir potansiyele sahip olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study aims to investigate the effect of Al and Ti addition on the degradation, ion release and bioactivity properties of CoCrFeNi alloys for biomaterial applications. Three different high entropy alloys (CoCrFeNi, CoCrFeNiAl and CoCrFeNiTi) were produced by mechanical alloying and arc plasma sintering methods. Mechanical alloying was used to obtain the alloy powders and it was observed that a homogeneous element distribution was achieved in all samples with 80 hours of alloying time. Arc plasma sintering was used to sinter the pressed powders at high temperature and it was found that Al and Ti addition delayed the amorphization. Characterization analyses were performed using SEM, EDS and XRD analysis methods to determine the microstructure, element distribution and phase structure of the alloys. Degradation analyses were carried out by measuring the weight changes of the alloys before and after immersion in simulated body fluid (SBF) to determine the dissolution amount of the alloys. It was observed that Al and Ti addition reduced the degradation severity of CoCrFeNi alloys. Ion release analyses were performed by measuring the metal ion concentrations in the SBF samples taken after 4 weeks of immersion to determine the metal ion release of the alloys. It was observed that the metal ion release was at ppb levels in all sample groups and the lowest ion release was obtained in the CoCrFeNiTi sample group. Bioactivity analyses were performed by determining the Ca-P nucleations and the Ca-P ratios on the sample surfaces after 4 weeks of immersion in SBF using EDS analyses to examine the Ca-P nucleation behavior of the alloys. It was determined that the bioactivity was very low in CoCrFeNi alloy, Al addition increased the bioactivity and the highest bioactivity was achieved in CoCrFeNiTi alloys. This study reveals that CoCrFeNi-based high entropy alloys have a strong potential as an alternative biomaterial.
Benzer Tezler
- Eşmolar CoCrFeNi yüksek entropili alaşımına ilave edilen %2-3 Al-Ti-Mo elementlerinin mekanik ve metalografik etkilerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical and metallographic effects of Al-Ti-Mo elements added to equimolar CoCrFeNi high entropy alloy
İLHAN DİLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiMunzur ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAHYA TAŞGIN
- Production and characterization of al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) high entropy alloys by combustion synthesis method
Al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) yüksek entropili alaşımlarının yanma sentezi yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
FARUK KAYA
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Investigation of post-production properties of high entropy aluminum alloys added with rare elements
Nadir elemenet ilave edilen alüminyum katkılı high entropy alaşımlarının üretim sonrası özelliklerinin incelenmesi
ABDULKARIM OMAR ALFITOURI
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
DOÇ. DR. BÜNYAMİN ÇİÇEK
- Yüksek entropili CoCrFeNiX (X= Ti, Nb, Hf, Zr) alaşımlarının üretilerek Nh3 gazı ortamında nitrürlenmesi ve karakterizasyonu
Nitriding and characterization of high entropy CoCrFeNiX (X= Ti, Nb, Hf, Zr) alloys by production in Nh3 gas atmosphere
DOĞANCAN CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TARAKÇI
- Nano-kristal yapılı yüksek entropi alaşımlarının termal kararlılığının ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of the thermal stability and mechanical properties of nano-crystalline structured high entropy alloys
MUSTAFA TEKİN
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN KOTAN