Üç boyutlu yazıcılarda lazer ergitme yöntemiyle şekillendirilmiş Ti6Al4V ve CoCr alaşımlarının bor bileşikleri ile kaplanması ve karakterizasyonu
Coating with boron compounds of Ti6Al4V and CoCr alloys shaped by laser melting in 3d printers and characterization
- Tez No: 915595
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT BİLEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Bu tez çalışması, üç boyutlu yazıcılarda lazer ergitme yöntemi ile şekillendirilmiş Ti6Al4V ve CoCr alaşımlarının bor bileşikleriyle kaplanması ve bu kaplamaların mekanik ve yüzey özelliklerinin ayrıntılı karakterizasyonunu ele almaktadır. Eklemeli imalat teknolojisinin sunduğu tasarım özgürlüğü ve kişiselleştirme avantajları, özellikle tıp alanında, biyouyumlu ve yüksek dayanımlı implant malzemelerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle temporomandibular eklem (TME) implantlarında, çene hareketlerinin karmaşıklığı nedeniyle yüksek aşınma direncine sahip biyouyumlu malzemelerin kullanımı büyük önem taşımaktadır. TME gibi sürekli yük altında çalışan implantlarda malzeme özelliklerinin iyileştirilmesi, implantın ömrünü uzatmak ve hasta konforunu artırmak adına kritik bir gerekliliktir. Bu bağlamda, çalışmada titanyum (Ti6Al4V) ve kobalt-krom (CoCr) alaşımları, biyouyumlulukları ve mekanik mukavemetleri nedeniyle tercih edilmiştir; ancak bu malzemelerin aşınma dayanımlarının artırılması gerekliliği bulunmaktadır. Üç boyutlu yazıcılarda lazer ergitme yöntemiyle üretilen Ti6Al4V ve CoCr alaşım yüzeylerinin bor nitrür (BN) ve titanyum diborür (TiB2) kaplamaları ile modifiye edilmesiyle bu özelliklerin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda üretilen numuneler, fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemiyle bor bileşikleriyle kaplanmıştır. Kaplama işlemlerinin ardından numunelerin yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve yüzey pürüzlülük analizi gibi yöntemlerle incelenmiştir. Ayrıca aşınma direnci, mikro sertlik ve yoğunluk analizleri ile kaplamaların mekanik özellikler üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, bor bileşikleri ile kaplanan numunelerin yüzey sertliğinde artış sağladığını ve aşınma direncinin kaplanmamış numunelere göre önemli ölçüde iyileştiğini ortaya koymuştur. Bu bulgular, temporomandibular eklem implantları gibi biyomedikal uygulamalarda kullanılacak implant yüzeylerinde bor bileşiklerinin koruyucu kaplama malzemesi olarak değerlendirilmesine olanak tanımaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis study deals with the coating of Ti6Al4V and CoCr alloys shaped by laser melting method in three-dimensional printers with boron compounds and the detailed characterization of the mechanical and surface properties of these coatings. The design freedom and customization advantages offered by additive manufacturing technology are widely used in the production of biocompatible and high-strength implant materials, especially in the medical field. Especially in temporomandibular joint (TME) implants, the use of biocompatible materials with high wear resistance is great importance due to the complexity of jaw movements. Improving the material properties in implants operating under continuous load such as TME is a critical requirement in order to extend the life of the implant and increase patient comfort. In this context, titanium (Ti6Al4V) and cobalt-chromium (CoCr) alloys were preferred in the study due to their biocompatibility and mechanical strength; however, there is a need to increase the wear resistance of these materials. It was aimed to improve these properties by modifying the Ti6Al4V and CoCr alloy surfaces produced by laser melting method in three-dimensional printers with boron nitride (BN) and titanium diboride (TiB2) coatings. For this purpose, the produced samples were coated with boron compounds by physical vapor deposition (PVD) method. After the coating processes, the surface properties of the samples were examined by methods such as scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and surface roughness analysis. In addition, the effects of the coatings on the mechanical properties were evaluated by wear resistance, microhardness and density analyses. The obtained results revealed that the samples coated with boron compounds provided an increase in surface hardness and the wear resistance was significantly improved compared to the uncoated samples. These findings allow the evaluation of boron compounds as protective coating materials on implant surfaces to be used in biomedical applications such as temporomandibular joint implants.
Benzer Tezler
- Ergitmeli yığma yöntemiyle üretim yapan 3D yazıcılarda çift filament süren ekstruder tasarımı
Double filament extruder design for 3D fused deposition modelling printer
KEMAL OKTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
- Filament eritme yöntemiyle üretilen PA12 ile ticari PA12'nin morfolojik, termal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the morphological, thermal and mechanical properties of PA12 produced by filament melting method and commercial PA12
SERBAY BEKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜNİR TAŞDEMİR
- Numerical investigation of natural convection in dmlm process
Katmanlı imalatta doğal taşınımın sayısal incelenmesi
BERK ÖZADA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI
- Üç boyutlu yazıcılar için biyoseramik kompozit tozu üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of bioceramic composite powder for three dimensional printers
AZADE YELTEN
Doktora
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT YILMAZ
- Üç boyutlu baskı teknolojilerinin mimarlık ve mimari koruma alanında kullanım potansiyeli üzerine bir araştırma
A research on the potentialities of using three dimensional printing technologies in architecture and architectural preservation
ONUR ÇİMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ŞAKİR BİNAN