Production and characterization of hybrid Ti64 dental implants using sponge replica method
Sünger replika yöntemi kullanılarak hibrit Ti64 diş implantlarının üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 984844
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN OKUYUCU, DOÇ. DR. GÜLSÜM TOPATEŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Trabeküler dental implantlar, düşük yoğunlukları ve doğal kemiğe yapısal benzerlikleri sayesinde osseointegrasyonu desteklemeleri nedeniyle son yıllarda giderek artan bir ilgi görmektedir. Aday malzemeler arasında Ti-6Al-4V alaşımları; biyouyumlulukları, yüksek mukavemetleri, korozyon dirençleri, nispeten düşük elastik modülleri ve kimyasal kararlılıkları sayesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, farklı gözenek boyutlarına sahip (20, 25 ve 30 ppi) poliüretan şablonlar kullanılarak sünger replika yöntemi ile gözenekli Ti-6Al-4V köpükler üretilmiştir. Homojen çözelti dağılımı sağlamak amacıyla toz boyutu, dispersant içeriği ve pH gibi işlem parametreleri optimize edilmiştir. 1170 °C, 1200 °C, 1250 °C ve 1280 °C'deki sinterleme sıcaklıklarının mikroyapısal gelişimi ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, gözenekli ve yoğun Ti-6Al-4V malzemelerin birleştirilmesiyle hibrit yapılar üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Kapsamlı analizler (XRD, SEM, EDS, mekanik testler ve SBF biyoaktivite deneyleri) 1250 °C'de en iyi performansın elde edildiğini göstermiştir. Bu koşullarda 30 ppi köpükler için maksimum basma dayanımı 40,2 MPa ve Young modülü 858,9 MPa olarak ölçülmüştür. Yerinde (in-situ) TiC oluşumu 1250 °C'ye kadar yapıyı güçlendirmiş, ancak 1280 °C'de tane büyümesine bağlı olarak düşüşe yol açmıştır. Hibrit yapılar ortalama 835,5 MPa basma kayma dayanımı ile güçlü metalurjik bağlanma göstermiş, kırılmalar arayüzey yerine gözenekli yapıda meydana gelmiştir. 5 M NaOH ile 60 °C'de 24 saatlik yüzey işlemi biyoaktiviteyi artırmış, SBF testleri 28 gün sonunda teorik değere (1,67) çok yakın olan 1,66 Ca/P oranı göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, yeterli mekanik dayanım ve biyoaktif yüzeylere sahip gözenekli Ti-6Al-4V köpüklerin potansiyel implant uygulamaları için başarıyla üretilebileceğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, gözenekli ve yoğun Ti-6Al-4V'un birleştirilmesiyle elde edilen hibrit yapıların güçlü arayüzey bağlanması ve güvenilir mekanik bütünlük sergilediği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Trabecular dental implants have attracted increasing attention in recent years due to their low density and structural similarity to natural bone, which supports osseointegration. Among candidate materials, Ti-6Al-4V alloys are widely used owing to their biocompatibility, high strength, corrosion resistance, relatively low elastic modulus, and chemical stability. In this study, porous Ti-6Al-4V foams were produced via the sponge replica method using polyurethane templates with different pore sizes (20, 25, and 30 ppi). Processing parameters such as powder size, dispersant content, and pH were optimized to ensure homogeneous slurry distribution. The effects of sintering temperature (1170 °C, 1200 °C, 1250 °C, 1280 °C)) on microstructural evolution and mechanical properties were investigated. Hybrid structures combining porous and bulk Ti-6Al-4V materials were also produced and characterized. Comprehensive analyses (XRD, SEM, EDS, mechanical tests, and SBF bioactivity) showed that sintering at 1250 °C yielded the best performance, with maximum compressive strength of 40.2 MPa and Young's modulus of 858.9 MPa for 30 ppi foams. In-situ TiC formation reinforced the structure up to 1250 °C but caused degradation at 1280 °C due to particle coarsening. Hybrid structures exhibited excellent metallurgical bonding with an average compressive shear strength of 835.5 MPa, with failure occurring in the porous region rather than at the interface. Surface treatment with 5 M NaOH at 60 °C for 24 h enhanced bioactivity, with SBF tests showing Ca/P ratios of 1.66 after 28 days, close to the theoretical 1.67. These results demonstrate that porous Ti-6Al-4V foams with sufficient mechanical strength and bioactive surfaces can be successfully produced for potential implant applications. Furthermore, hybrid structures combining porous and bulk Ti-6Al-4V were also achieved, exhibiting strong interfacial bonding and reliable mechanical integrity.
Benzer Tezler
- Grafen-Si3N4 takviyeli Ti6Al4V köpük matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene-Si3N4 reinforced Ti6Al4V foam matrix composites
ÖMÜR EKREM GÜNTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT GÜRBÜZ
- Grafen-Si3N4 takviyeli Tİ6Al4V matrisli hibrit kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphane-Si3N4 reinforced Tİ6Al4V matrix hybrid composites
ERDEM SAYIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT GÜRBÜZ
- Perovskit güneş hücreleri için boşluk taşıyıcı malzemelerin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of hole transporti̇ng materials for perovskit solar cells
BÜŞRA ÇUHADAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER KALKAN BURAT
- Sıcak presleme tekniği kullanarak gözenekli Ti6Al4V alaşımının üretimi ve grafen takviyeli hidroksiapatit biyoseramik kaplamalar ile yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Production of porous Ti6Al4V alloy by using hot pressing technique and improving its surface properties with graphene reinforced hydroxyapatite bioceramic coatings
NAİM ASLAN
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEHİM FINDIK
PROF. DR. BÜNYAMİN AKSAKAL
- Production and characterization of al-si hybrid nanocomposites
Al-sı hibrit nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
MOHAMMED JABBAR FOUAD AL-OBAIDI
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriOndokuz Mayıs ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. İBRAHİM İNANÇ