Biyobozunur Mg ve Zn alaşımlarının mekanik özelliklerinin karakterizasyonu
Characterization of mechanical properties of biodegredable Mg and Zn alloys
Yazar: NAZLICAN İPEK
Danışman: DOÇ. DR. İLVEN MUTLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ortopedik implant amaçlı biyobozunur Mg ve Zn alaşımı numuneler üretilmiştir. Numuneler geleneksel toz metalurjisi (presleme-sinterleme) ile üretilmiştir. Biyobozunur malzemeler kemiğe yakın mekanik özelliklere, doku iyileşme hızına yakın biyobozunma hızına ve biyouyumluluğa sahip olmalıdır. Mg çok hafif olup, yoğunluğu kemiğe yakındır. Mg alaşımlarının toklukları seramiklerden daha yüksek olup, elastisite modülleri kemiğe yakındır. Magnezyum çok düşük standart elektrot potansiyeline sahip olup, düşük korozyon direncine sahiptir. Böylece, fizyolojik ortamlardaki yüksek korozyon hızlarından dolayı biyobozunur metal olarak kullanılabilir. Mg alaşımlarının vücut içindeki çözünme hızının kontrolünün Mg ye ilave edilecek alaşım elementlerinin türü ve miktarıyla kontrol altına alınması amaçlanmıştır. Zn ve Zr ilavesi magnezyumun tane boyutunu inceltmiş ve mekanik özelliklerini arttırmıştır. Cu ilavesi alaşımın ötektik sıcaklığını yükseltecek ve yaşlanma kabiliyetini arttırmıştır. Ca ilavesi yaşlanma kabiliyetinin arttırmıştır. Antibakteriyel etki amacıyla Cu tozları ilave edilmiştir. Mg numuneler 550-590 °C, Zn numuneler 400-420 °C arasında argon atmosferinde yatay boru tipi tüp fırında sinterlenmiştir. Karakterizasyon
kapsamında, numunelerin mekanik özellikleri ve mikroyapıları karakterize edilmiştir. Numunelerin mekanik özellikleri basma testleriyle belirlenecektir. Numunelerin elektrokimyasal korozyon özellikleri yapay vücut sıvısında incelenmiştir.

Abstract:
In this study, biodegradable Mg and Zn alloy specimens were produced for orthopaedic implant applications. Specimens were produced by traditional powder metallurgy (press- sinter) method. Biodegradable materials must have mechanical properties close to bone, and biodegradation rate close to tissue healing rate. Mg has very low density, close to bone. Mg has toughness value higher than ceramics, and elastic modulus close to bone. Mg has very low standard electrode potential and low corrosion resistance. Mg can be used as a biodegradable metal for its high corrosion rate in phyisological fluids. Biodegradation rate of Mg alloys in body was controlled by element addition. Zn and Zr additions were decreased the grain size of Mg alloys, and enhanced the mechanical properties. Cu addition was
enhanced the aging properties. Ca addition was enhanced the aging behaviour. Cu powders were included for antibacterial properties. Mg specimens were sintered at 550-590 °C, Zn specimens were sintered at 400-420 °C in argon atmosphere in a horizontal tube furnace. Mechanical properties and microstructures of the specimens were investigated. Mechanical properties of the specimens were studied by compression tests. Electrochemical corrosion
properties of the specimens were investigates in simulated body fluid solution.