Üretim parametrelerinin çinko alaşımlarının mekanik ve korozyon özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of production parameters on mechanical and corrosion properties of zinc alloys
Yazar: UĞUR ALEV
Danışman: PROF. DR. İLVEN MUTLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, kırık kemik uygulamalarında kullanılan geçici implant amaçlı biyobozunur çinko (Zn) esaslı alaşımlar mekanik alaşımlama-toz metalurjisi yöntemi ile ve döküm (metal enjeksiyon) yöntemi ile üretilmiştir. Biyobozunur alaşımlar kemiğe yakın mekanik özelliklere (elastisite modülü), doku (kemik) iyileşme hızına yakın biyobozunma hızına ve yeterli seviyede biyouyumluluğa sahip olmalıdır. Metal tozlarıve polimer bağlayıcıdan oluşan karışım mekanik olarak alaşımlanmış, 250 MPa basınçta preslenerek ham numuneler üretilmiştir ve ardından,ham numuneler vakum ortamında yatay boru tipi tüp fırında sinterlenmiştir. Numunelerin mekanik özellikleri (sertlik, aşınma davranışı ve elastisite modülü)ve mikroyapıları karakterize edilmiştir. Ayrıca metal iyon salınımı ve ağırlık değişimi (biyobozunurluk) özellikleri yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde incelenmiştir. Üretilen alaşımların mekanik özellikleri (elastisite modülü) biyobozunma deneyleri süresince takip edilmiştir. Çeşitli alaşım elementlerinin alaşımlarının mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.Ayrıca, döküm (metal enjeksiyon) yöntemi ile üretim yapılarakçinko esaslı Zamak-5 ve Zamak-8 alaşımları üretilmiştir. Bu çalışma kapsamında; geleneksel yolluk ile sağlanabilen tek noktadan enjeksiyon dezavantajını çok noktadan ve homojen enjeksiyon şeklinde dönüştürerek çinko alaşımı ürün kalitesinde iyileşmeler ve düşük porozite sağlamaktır.

Abstract:
In this thesis, nonmagnetic and biodegradable zinc (Zn) based alloys for temporary biomedical implant for bone fracture applications were fabricated by mechanical alloying-powder metallurgy method and casting (metal injection) method. Temporary biomedical implants for hard tissue applications, must show elastic modulus close to bone, must show optimum biodegradation rate close to bone healing rate, and must have suitable biocompatibility level. Initially, metal powders were mechanical alloyed, then polymer based binder was included, then the mixture was compacted and green specimens were fabricated, and lastly the green specimens were sintered. Mechanical properties (hardness, wear, elastic modulus) and microstructure properties were investigated. Electrochemical corrosion properties of the alloys were investigated in simulated body fluid with potentiostat. In addition, metal ion release and weight change properties of the alloys were investigated in simulated body fluid. Mechanical properties (elastic modulus) of the alloys specimens were monitored during the biodegradation tests. Effect of alloying elements on the mechanical, physical and chemical properties of the alloys was comparatively determined.In addition, zinc based Zamak-5 and Zamak-8 alloy specimens were manufactured by casting (metal injetion) method. Zn alloys have advantages for the casting method such as castability, low melting temperature, low cost. In this study, multipoint injection method was used insetad of traditional single point injection casting method in order to enhance product quality and decrease porosity level of the znc alloy