Ortopedik uygulamalar için magnezyum esaslı biyobozunur kemik destek plakası geliştirilmesi
Development of a magnesium-based biodegradable bone support plate for orthopedic applications
- Tez No: 937041
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, Sn/Sr içeren ve içermeyen Mg-Zn-Ca alaşımları kokil döküm yöntemi kullanılarak dökülmüştür. Bu alaşımlarda değişken olarak Zn, Sn ve Sr içerikleri kullanılmıştır. Nominal Zn yüzdeleri ağırlıkça %1,0 ve ağırlıkça %2,0 iken nominal Sn ve Sr yüzdeleri ayrı ayrı sırasıyla ağırlıkça %0, ağırlıkça %0,5 ve ağırlıkça %1 'dir. Tüm alaşımlardaki nominal Ca oranı ağırlıkça %0,3 'de sabit tutulmuştur. Döküm sonrasında tüm alaşımlara homojenleştirme ısıl işlemi uygulanmış ve homojenleştirilen her alaşımdan bir numune sıcak haddeleme işlemine tabi tutulmuştur. Sıcak haddeleme öncesi ve sonrası alaşımlar mikro yapıları, mekanik özellikleri ve korozyon davranışları açısından karşılaştırılıp incelenmişlerdir. Ayrıca, alaşımın mikroyapısını ve ilgili mukavemetini daldırma korozyonu süresinin bir fonksiyonu olarak değerlendirmek için, daldırma korozyonundan sonra alaşımların mikroyapısı ve çekme özellikleri de incelenmiştir. Sıcak haddelemeden sonra alaşımların çok daha yüksek akma dayanımı, çekme dayanımı ve sertliğe sahip oldukları görülmüştür. Öte yandan sıcak haddelemenin alaşımların daldırma korozyon hızına olumsuz etkisi olmuştur. Sıcak haddelenmiş ZXJ200-h alaşımının en yüksek sertlik değerine (64,5 + 0,2 HV) sahip olduğu, en yüksek akma dayanımına ve çekme dayanımına ZX20-h (çekme mukavemeti: 240,50 MPa, akma mukavemeti: 177,43 MPa) alaşımının sahip olduğu görülmüştür. Zn ve Sr alaşımlarının sertliği ve akma dayanımı üzerinde olumlu etkiye sahiptir ancak Zn, Sr'den daha etkilidir. Sn ise alaşımın mekanik özellikleri üzerinde olumsuz etki göstermektedir. Alaşımlar arasında ZXT200, 10 günlük daldırma sonrasında 5,10 mm/yıl ile en düşük korozyon oranını göstermiştir. Bunu 10 günlük daldırma sonucunda 6,75 mm/yıl korozyon oranıyla ZXT100 ve 7,50 mm/yıl korozyon oranıyla ZX20 alaşımları izlenmiştir. Daldırma süresinin ve Zn oranının artmasıyla alaşımların korozyon hızlarının azaldığı görülmüştür. Sıcak haddelenmiş alaşımlar, haddelenmemiş alaşımlara göre çok daha yüksek korozyon oranlarına sahiptir. Ayrıca, alaşımlar arasında en iyi mekanik özelliklere sahip olan ZX20-h alaşımının, 10 günlük daldırma sonrasında 13,56 mm/yıl korozyon oranına sahip olduğu görülmüştür. Daldırma korozyon testleri sırasında yüzey oksidasyonları ve çukurlaşma korozyonu meydana gelmiştir. Yüzey görüntüleri yakından incelendiğinde galvanik korozyonla birlikte çukurlaşma ve filiform tip korozyonun da meydana geldiği görülmüştür. Korozyon hızları, korozyon öncesi ve sonrası mekanik özellikleri değerlendirildiğinde, ZX20-h alaşımı, ZXT200, ZXT100 ve ZX20 alaşımlarına göre daha yüksek korozyon hızına (13,56 mm/yıl) sahip olmasına rağmen, korozyon öncesi ve sonrası en iyi mekanik özellikleriyle kemik destek plakası malzemesi olmaya adaydır.
Özet (Çeviri)
In this study, Mg-Zn-Ca alloys with and without Sn/Sr were cast using the gravity casting method. Zn, Sn and Sr contents were used variably in these alloys. Nominal Zn percentages are 1.0 wt.% and 2.0 wt.%, while nominal Sn and Sr percentages are individually 0 wt.%, 0.5 wt.%, and 1.0 wt.%, respectively. The nominal Ca content in all alloys was kept constant at 0.3 wt.%. After casting, homogenization heat treatment was applied to all alloys and a sample from each homogenized alloy was subjected to hot rolling process. The alloys before and after hot rolling were compared and examined in terms of their microstructure, mechanical properties and corrosion behaviour. Additionally, the microstructure and tensile properties of the alloys after immersion corrosion were also studied to evaluate the microstructure and associated strength of the alloy as a function of immersion corrosion time. It was observed that the alloys had much higher yield strength, tensile strength, and hardness after hot rolling. On the other hand, hot rolling had a negative effect on the immersion corrosion rate of the alloys. It has been observed that the hot rolled ZXJ200-h alloy has the highest hardness value (64.5 + 0.2 HV), while the ZX20-h alloy has the highest tensile and yield strength (tensile strength: 240.50 MPa, yield strength: 177.43 MPa). Zn and Sr have a positive effect on the hardness and yield strength of the alloys, but Zn is more effective than Sr. Sn has a negative effect on the mechanical properties of the alloy. ZXT200 showed the lowest corrosion rate of 5.10 mm/year after 10 days of immersion. This was followed by ZXT100 alloy with a corrosion rate of 6.75 mm/year and ZX20 alloy with a corrosion rate of 7.50 mm/year after 10 days of immersion. It was observed that the corrosion rates of the alloys decreased with increasing immersion time and Zn content. Hot rolled alloys have much higher corrosion rates than unrolled alloys. In addition, it was observed that the ZX20-h alloy, which has the best mechanical properties among the alloys, had a corrosion rate of 13.56 mm/year after 10 days of immersion. Surface oxidations and pitting corrosion occurred during immersion corrosion tests. When the surface images were examined closely, it was seen that pitting and filiform type corrosion occurred along with galvanic corrosion. When the corrosion rates and mechanical properties before and after corrosion are evaluated, although the ZX20-h alloy has a higher corrosion rate (13.56 mm/year) than the ZXT200, ZXT100 and ZX20 alloys; it is a candidate to be a bone support plate material with its best mechanical properties before and after corrosion.
Benzer Tezler
- Harp cerrahisinde biyobozunur çinko esaslı alaşımların imalat ve testleri
Manufacturing and testings of biodegradable zinc based alloys in warfare surgery
ONUR FEVZİ KEVENLİK
Doktora
Türkçe
2025
BiyomühendislikKırıkkale ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP ÇALIN
- Development of antibacterial coatings on titanium based biomaterials
Titanyum esaslı biyomalzemeler üzerinde antibakteriyel kaplamalar geliştirilmesi
DİLEK TEKER AYDOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Ticari hidroksiapatit esaslı üç bileşenli kompozit biyomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of commercial synthetic hydroxyapatite composites
EZGİ AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- Production and effect of bioceramic reinforcement on corrosion, bioacctivity, and wear of magnesium zinc alloy
Biyoseramik takviyelerin magnezyum-çinko alaşımının korozyon direnci ve biyouyumluluğu üzerindeki etkisi
BATOOL ABD ALADEL JABAR
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET EMRE TURAN
- Ortopedik uygulamalar için polikaprolakton-kitosan nanolif kaplı Ti-mikroalaşımlı AZ31 Mg alaşımının biyobozunurluk özelliklerinin araştırılması
Investigation of biodegradability properties of polycaprolactone-chitosan nanofiber coated Ti-microalloyed AZ31 Mg alloy for orthopedic applications
GAMZE YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriNecmettin Erbakan ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENNUR CANDAN