Biyoçözünür magnezyum alaşımlarının farklı ısıtma hızları ve inert gaz ortamlarındaki oksidasyonunun incelenmesi
Investigation of the oxidation of biodegradable magnesium alloys in different heating rate and inert gas environments
Yazar: TUĞÇE NUR KEBAPCI
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN KOÇ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SAFA POLAT
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyobozunur polimerler = Biodegradable polymers ; Dökümler = Castings ; Magnezyum = Magnesium ; Oksitlenme = Oxidation ; Termal analiz = Thermal analysis ; Çinko = Zinc

Özet:
Bu tez çalışmasında günümüzde yaygın kullanım alanına sahip olan magnezyum çinko alaşımlarının farklı inert gaz ortamları ve ısıtma hızlarındaki oksidasyon davranışları incelenmiştir. Bu amaçla ilk olarak döküm yöntemi ile saf Mg ve ağırlıkça %0,5 Zn, %1,5 Zn ve %2 Zn eklenerek Mg alaşımları üretilmiştir. Üretilen numunelerin kimyasal kompozisyonu, kristal yapısını ve mikroyapısını karakterize etmek için XRF, XRD ve SEM analizleri yapılmıştır. Daha sonra bu numunelerin oksidasyon davranışlarını incelemek için ise diferansiyel termal analiz (DTA) ve termogravimetrik analizler (TGA) gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde inert gaz ortamı olarak azot (N2) ve Argon (Ar) gazları kullanılmıştır. Isıtma hızları ise 5 °C/dk., 10 °C/dk., 15 °C/dk. ve 20 °C/dk. olarak değiştirilirken, gaz akış hızları 1 CC ve 5 CC olarak değiştirilmiştir. Her bir parametre için yapılacak olan ısıl işlem programı ise ilk olarak oda sıcaklığından 700 °C'ye kadar ısıtma, daha sonra bu sıcaklıkta 10 dakika bekleme ve ardından 200 °C'ye kadar soğutma olacak şekilde ayarlanmıştır. Bu numunelerin  
karakterizasyon sonuçları, üretilen numunelerin arzu edilen kimyasal bileşimlerde çinko ve magnezyum içerdiğini göstermiştir. Öte yandan termal analiz sonuçlarına göre ise saf magnezyum için 1 CC gaz akışında tüm ısıtma hızlarında özellikle bekleme esnasında olmak üzere ergime öncesi ve katılaşma esnalarında yaklaşık %40 civarında oksitlenme meydana gelmiştir. 5 CC gaz akışında ise ısıtma hızı arttıkça oksidasyonun azalarak %10'ye kadar düştüğü gözlenmiştir. Argon atmosferinde yapılan analizlerde ise ısıtma hızının önemli bir etkisi olmazken gaz akış hızı arttıkça oksitlenme azalarak yaklaşık %30'dan %5'e kadar düştüğü gözlenmiştir. Saf magnezyuma ağırlıkça %0.5 ile %1.5 oranlarda çinko eklendiğinde ise oksitlenme %25 civarında gerçekleşirken, %2 çinko eklendiğinde ise %2-5 civarına düşmüştür. Elde edilen bu sonuçlara göre 5 CC argon gazı ile ısıtma hızından bağımsız yaklaşık %5 civarında oksitlenme meydana gelen numune üretiminin gerçekleştirilebileceği sonucuna varılmıştır. 

Anahtar Sözcükler	:	Magnezyum, çinko, biyobozunur metal, termal analiz, döküm, oksidasyon
Bilim Kodu	:	 91514

Abstract:
This thesis investigates the oxidation behavior of magnesium-zinc alloys, which are widely used today, in different inert gas environments and heating rates. For this purpose, firstly, Mg alloys were produced by adding pure Mg and 0.5% Zn, 1.5% Zn, and 2% Zn by weight. XRF, XRD and SEM analyzes were performed to characterize the chemical composition, crystal structure and microstructure of the produced samples. Then, differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA) were performed to examine the oxidation behavior of these samples. Nitrogen (N2) and Argon (Ar) gases were used as inert gas medium in these thermal analyzes. While heating rates were changed to 5 °C/min, 10 °C/min, 15 °C/min, and 20 °C/min, gas flow rates were changed to 1 CC and 5 CC. The heat treatment program for each parameter was first adjusted to be heated from room temperature to 700 °C, then to  
wait at this temperature for 10 minutes, and then to cool down to 200 °C. The characterization results of these samples showed that the produced samples contained zinc and magnesium in the desired chemical compositions. On the other hand, according to the thermal analysis results, approximately 40% oxidation occurred for pure magnesium at all heating rates at 1 CC gas flow, especially while waiting, before melting, and during solidification. In the 5 CC gas flow, it was observed that as the heating rate increased, the oxidation decreased up to 10%. In the analyzes made in the argon atmosphere, it was observed that the heating rate did not have a significant effect, while as the gas flow rate increased, oxidation decreased from about 30% to 5%. When 0.5% to 1.5% by weight of zinc was added to pure magnesium, oxidation took place around 25%, while it decreased to around 2-5% when 2% zinc was added. These results concluded that the sample production with oxidation of around 5% independent of the heating rate could be realized with 5 CC argon gas.

Key Word	:	Magnesium, zinc, biodegradable metal, thermal analysis, casting, oxidation
Science Code	:	91514