Effects of heat treatment after hot rolling on the corrosion and mechanical properties of Mg- Zn- Ca- Mn biomaterials
Sıcak haddeleme sonrası ısıl işlemin Mg- Zn- Ca- Mn biyomateryallerin korozyon ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri
- Tez No: 864278
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu tezde Mg-1Zn-0.2Ca-0.3Mn ve Mg-3Zn-0.2Ca-0.3Mn (ağırlıkça %) magnezyum alaşımlarının termomekanik işlem ve ısıl işlemin mikroyapısı, mekanik özellikleri ve korozyon davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Alaşımlar yerçekimiyle döküm kullanılarak üretildi. Dökme alaşımlar 400 oC'de 12 saat homojenleştirildi. Daha sonra her alaşımdan iki set numune tel erozyon kullanılarak dilimlendi. Alaşımların her iki seti de 250 oC'de sıcak haddelendi. Daha sonra, son ısıl işlemin sıcak haddelenmiş alaşımların özellikleri üzerindeki etkisini karşılaştırmak için bir takım sıcak haddelenmiş alaşıma 325 oC'de 10, 20, 30, 60 ve 120 dakika son ısıl işlem uygulandı. Bütün numuneler optik mikroskop, EDS eklentili alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS), X-ışını kırınımı (XRD), çekme testi, mikro sertlik ölçümü ve daldırma korozyon testi kullanılarak karakterize edildi. Sonuçlar, homojenleştirilmiş alaşımların iri ve üniform tane dağılımlarına sahip olduğunu ve alaşımların mikro yapısının α-Mg matrisi ve Ca2Mg6Zn3 intermetalik fazlardan oluştuğunu gösterdi. Sıcak haddeleme daha ince ve uzun taneli yapı oluşumuna neden olmuştur. Sıcak haddeleme incelenen alaşımların mekanik özelliklerini ve sertliğini arttırmıştır. Her iki alaşım da 120 dakikadaki ısıl işlemden sonra daha düşük sertlik ve akma dayanımı, fakat daha yüksek uzama göstermiştir. Ayrıca sıcak haddeleme sonrasında uygulanan ısıl işlemler alaşımların korozyon özelliklerini büyük ölçüde iyileştirmiştir. Daldırma korozyon testleri, alaşımların yüzeyinde koruyucu tabaka oluşması nedeniyle daldırma süresinin artmasıyla alaşımların korozyon hızının azaldığını göstermiştir. Daldırma korozyon testleri ayrıca sıcak haddelemenin alaşımların korozyon direncini olumsuz etkilediğini göstermiştir. Ancak daha sonra uygulanan ısıl işlem, sıcak haddelemenin alaşımların korozyon direnci üzerindeki olumsuz etkisini azalttığı görülmüştür. Alaşımlar arasında, sıcak haddelemeden sonra 325 °C'de 120 dakika boyunca ısıl işleme tabi tutulan Alaşım-2, Alaşım-1'e göre daha iyi mekanik özellikler (elastikiyet modülü, akma ve çekme mukavemeti ve sertlik) ve daha düşük korozyon hızı sergilemiştir. Bu nedenle, biyobozunur ortopedik implant uygulamaları için Alloy-2'nin özellikleri daha da geliştirilebilir ve biyouyumluluğu araştırılabilir.
Özet (Çeviri)
The effects of thermomechanical processing and heat treatment on the microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of Mg-1Zn-0.2Ca-0.3Mn and Mg-3Zn-0.2Ca-0.3Mn (wt.%) magnesium alloys were investigated in this thesis. Alloys were produces using gravity die casting. Cast alloys were homogenized at 400 oC for 12 h. After that two set of samples from each alloy were sliced using wire erosion. Both sets of the alloys were hot rolled at 250 oC. Then, post heat treatment at 325 oC for 10, 20, 30, 60, and 120 minutes was applied to one set of hot rolled alloy to compare the effect of post heat treatment on the properties of the hot rolled alloys. All of the sampled were characterized using optic microscope, field emission scanning electron microscope with EDS attachment (SEM-EDS), X-ray diffraction (XRD), tensile test, micro hardness measurement, and immersion corrosion test. The results showed that homogenized alloys have large and uniform grain distributions, and the microstructure of the alloys consist of α-Mg matrix and Ca2Mg6Zn3 intermetallic phases. Hot rolling results in finer and elongated grain formation. Hot rolling increased the mechanical properties and hardness of the investigated alloys. After post heat treatment at 120 min, both alloys showed lower hardness and yield strength but higher elongation. In addition, heat treatments applied after hot rolling greatly improved the corrosion properties of the alloys. Immersion corrosion tests showed that corrosion rate of the alloys decreased with increasing immersion time due to the formation of protective layer on the surface of the alloys. Immersion corrosion tests also showed that hot rolling has negative effect on the corrosion resistance of the alloys. However, subsequent heat treatment reduces the negative effect of the hot rolling on the corrosion resistance of the alloys. Among the alloys, Alloy-2 heat treated at 325 °C for 120 min after hot rolling exhibited better mechanical properties (modulus of elasticity, yield and tensile strength, and hardness) and lower corrosion rate than Alloy-1. Therefore, the properties of Alloy-2 can be further improved, and its biocompatibility can be investigated for biodegradable orthopedic implant applications.
Benzer Tezler
- Beton çeliklerin oksidasyonu ve oksit tabakasının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
S.SEMİH OCAKSÖNMEZ
- Çeliklerin ısı iletim katsayısının belirlenmesi
Determination of the thermal condictivities of the steels
BUKET YARDIMCI
- Titanyum ilavesinin nikel alüminyum bronzunun yapı ve özelliklerine etkisi
Effect of titanium addition on structure and properties of nickel aluminum bronze
TURHAN ÜRÜN KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVAT FAHİR ARISOY
- Sürekli döküm tekniği ile üretilmiş levhalarda dökme rulo kalınlığının mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi
Affect of cast thickness on microstructure and mechanical properties of produced sheets with twin roll casting
SÜLEYMAN KAYAPA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Effect of hot deformation ratio on the material properties of biodegradable ZX10 and ZX30 alloys
Sıcak deformasyon oranının biyobozunur ZX10 ve ZX30 alaşımlarının malzeme özellikleri üzerindeki etkisi
JAMEEL FADHIL HASSAN AL-OGAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNGÖR