Ti6Al4V alaşımı üzerinde fotokimyasal yüzey işlemi (PCM) ile oluşturulan biyomimetik dokulu yüzeylerin tribolojik davranışının incelenmesi
Investigation of tribological behavior of biomimmetic textured surfaces produced by photochemical machining (PCM) on ti6al4v alloy
- Tez No: 949216
- Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Amaç: Ti6Al4V alaşımı korozyon direnci, yüksel özgül mukavemet, termal kararlılık ve kimyasal olarak reaktif olmama gibi mükemmel özellikleri nedeniyle çeşitli mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak gösterdiği düşük aşınma direnci ve zayıf tribolojik özellikler nedeni ile uygulama alanları kısıtlanmaktadır. Bu sebeplerle mevcut çalışmada, Ti6Al4V malzemesi üzerinde biyomimetik dokulu yüzeyler üretilerek, kuru ve sıvı kayma koşulları altında dokulu yüzeylerin sürtünme ve aşınma performansına etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Dokulu yüzeyler üretilirken Fotokimyasal Yüzey İşleme yöntemi kullanılmıştır. Yöntem: Biyomimetik dokulu yüzeyler oluşturmak için yapılan literatür araştırmaları sonucunda yılan derisinden ilham alınmıştır. Yılanlarda kol veya bacak gibi hareket organlarının bulunmaması ve ventral (karın) derilerinin devamlı alt tabaka ile temas halinde olması derilerinin güçlü tribolojik özelliklere sahip olmasına neden olmuştur. Ayrıca hareketi sırasında sürtünme yönetiminden sorumlu olan hiyerarşik doku tasarımı sergilemektedir. Tribolojik açıdan, ventral deri yüzeyi alt tabaka boyunca ileri doğru kayarken düşük sürtünme oluşturarak deri malzemesinin aşınmasını azaltır. Sonuç olarak, yılan derisini, aşınma direncini iyileştirmek için taklit nesne olarak görmek uygun bir seçim olmuştur. Yılan derisinin hegzagonal hücreler içeren mikro yapısı,tribolojik performansını destekleyen bir özellik olarak öne çıkmaktadır. Çalışmada, hegzagonal ve biyomimetik hegzagonal desenleri de içeren 12 farklı desen Fotokimyasal yüzey işleme yöntemi ile malzeme yüzeyine uygulanmıştır. Üretilen numuneler, kuru ve sıvı ortam şartlarında sürtünme ve aşınma testlerine tabii tutulmuştur. Numunelerin yapısal, morfolojik ve tribolojik özelliklerini incelemek için SEM, XRD ve EDS cihazı kullanılmıştır Bulgular: Malzeme yüzeyine, merkezi hücrelerden oluşan hegzagonal, dalga, elmas, balık gözü, silindir ve damla desen ve kenar hücreleri de içeren biyomimetik hegzagonal, dalga, elmas, balık gözü, silindir ve damla desenler işlenmiştir. Kuru ve sıvı ortam şartlarında hegzagonal ve elmas tekstürler haricinde biyomimetik dokulu desenler biyomimetik olmayanlara göre tribolojik olarak daha iyi bir performans sergilemiştir. Tekstürler arasında en iyi tribolojik performansı damla model sergilemiştir. Keskin köşelerin varlığı nedeniyle hegzagonal, dalga ve elmas tekstürler diğerlerine göre daha düşük tribolojik performans sergilemişlerdir. Sonuç: Ti6AL4V alaşımı üzerinde farklı yüzey tekstür işlemleri uygulanarak kuru ve sıvı ortam şartlarında tribolojik performansında iyileşmeler sağlanmıştır. Her iki sürtünme ve aşınma koşulları altında en iyi performansı damla tekstürlü numune göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Purpose: Due to its excellent properties such as corrosion resistance, high specific strength, thermal stability and chemical inertness Ti6Al4V alloy is widely used in various engineering applications. However, its applications are limited by its low wear resistance and poor tribological properties. Therefore, the aim of the present study is to investigate the effect of biomimetic textured surfaces produced on Ti6Al4Vsubstrate on the friction and wear performance under dry and lubricating sliding conditions. A photochemical surface treatment method was used to produce the textured surfaces. Method: As a result of literature research to produce biomimetic textured surfaces, ıt was decided to take inspiration from snake skin. The fact that snakes do not have movement organs such as arms or legs and that their ventral skin is constantly in contact with substrate has caused their skin to have strong tribological properties. It is also known that they have a hierarchical tissue design that is responsible for friction management during movement. From a tribological perspective, the ventral skin surface creates low friction as it slides forward along the substrate, reducing wear on the skin material. As a result, it was a suitable choice to see snake skin as an imitative object to improve wear resistance. The microstructure of snake skin containing hexagonal cells stands out as a feature that supports tribological performance. In the study, 12 different textures including hegzagonal and biomimetic hexagonal textures were applied to the material surface by photochemical surface machining method. The produces samples were subjected to friction and wear tests under dry and lubricated environment conditions. SEM, XRD and EDS devices were used to examine the structural, morphological and tribological properties of the samples. Findings: Hexagonal, wave, diamond, fisheye, cylinder and drop textures consisting of central cells and biomimetic hexagonal, wave, diamond, fisheye, cylinder and drop patterns including edge cells were machining material surface. In dry and lubricated environment conditions, biomimetic textures, except for hexagonal and diamond textures, exhibited better tribological performance than non-biomimetic ones. The drop texture exhibits the best tribological performance among the textures. Due to the presence of sharp corners and edges hexagonal, wave and diamond textures exhibited lower tribological performance than the others. Results: By applying different surface textures treatments on Ti6AL4V alloy, improvements were achieved in tribological performance in dry and lubricated environment conditions The drop textured sample exhibited the best tribological performance under both friction and wear conditions.
Benzer Tezler
- Mikro ark oksidasyon ve hidrotermal işlemle Ti6Al4V alaşımı üzerinde hidroksiapatit oluşumu; in vitro ve in vivo şartlarda kullanımının araştırılması
Surface modification of Ti6Al4V by micro arc oxidation and hydrothermal treatment; in vitro and in vivo behavior of the modified layer
SEBAHATTİN YENAL VANGÖLÜ
Doktora
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. ÖMER SELİM YILDIRIM
PROF. DR. AKGÜN ALSARAN
- Nanotabakalı AlTiN/TiN kaplamalı karbür kesici takımların Ti6Al4V alaşımının frezelenmesinde kesme performanslarının ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of cutting performance and wear behavior of nanolayer AlTiN/TiN coated carbide cutting tools during milling of Ti6Al4V alloy
EMRE ALTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiBartın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL ÇALIŞKAN
- Characterization of the Mg doped Ca-P compounds electrochemically deposited on MAO modified implant materials
MAO kaplı implant malzemeler üzerinde elektrokimyasal yolla çöktürülmüş, Mg takviyeli, Ca-P bileşiklerinin karakterizasyonu
GÜLER GÜLİZAR UNGAN
Doktora
İngilizce
2014
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAKIR
- Plazma nitrürleme yöntemi ile demir dışı metallerin nitrlenmesi
Nitriding of nonferrous metals by plasma nitriding method
GÖRKEM TOPÇUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiKonstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN KARADENİZ
- Titanyumun yüksek sıcaklıklarda iyonitrürasyonda sertleştirilip yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of surface properties of high temperature ion nitrided titanium alloys
EMRE KOYUNCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. SÜLEYMAN KARADENİZ