Öğütme ve HDH yöntemleriyle üretilen Ti-6Al-4V tozların sinter-HIP yöntemiyle sinterlenmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Characterisation of Ti-6Al-4V powders produced with mechanical grinding and HDH method via sintered with sinter-HIP
Yazar: MUSTAFA ÜSTÜNDAĞ
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde Titanyum (Ti) alaşımları, talaşlı imalat yöntemi ile biyomedikal implant üretiminde sıklıkla kullanılmaktadır. Bu yöntem ile implant üretiminde bilinen en önemli sorunlardan biri yüksek miktarda hammaddenin üretim sırasında talaş haline gelmesidir. Titanyumun' un yüksek maliyeti göze alındığında bu talaşların tekrardan hammadde haline getirilmesinin gerekliliği ortaya çıkmaktadır. 
Bu amaç doğrultusunda yapılan tez çalışmasında, Ti-6Al-4V talaşları mekanik yöntemlerle öğütülerek metal tozu haline getirilmiş ve geleneksel toz metalurji yöntemi ile deney numuneleri üretilmiştir. İmplant üretiminde kullanılan ve ticari olarak temin edilen Ti-6Al-4V tozlar ile talaştan üretilen Ti-6Al-4V tozların özelliklerinin karşılaştırılabilmesi için farklı toz partikül boyut aralıklarında sınıflandırılmış olarak hazırlanan tozların, akıcılık, görünür yoğunluk, partikül boyut dağılımı, yüzey morfolojisi gibi karakteristik özellikleri incelenmiştir. Toz karakterizasyonu işlemleri sonrasında farklı sıkıştırma basınçları altında numuneler üretilerek %85 sinterleme öncesi bağıl yoğunluk değerlerine 1150 MPa sıkıştırma basıncında ulaşılmıştır. Yapılan metalografik ve karakteristik analizler doğrultusunda tüm numuneler 1150 MPa basınç altında preslenerek 1200 oC sıcaklıkta ve 10-6 mbar vakum ortamında Sinter-HIP yöntemi ile sinterlemeye tabii tutulmuştur.
İki farklı toz grubunda -40 µm partikül boyutlarındaki nihai numunelerde %99' a varan bağıl yoğunluk değerlerine ulaşılmıştır. Ayrıca yapılan yoğunluk ölçümlerinde, talaştan üretilen Ti-6Al-4V tozu numuneler ile ticari Ti-6Al-4V tozlarında benzer yoğunluk değerlerinin görülmesine karşın talaştan üretilen Ti-6Al-4V tozu numunelerin mekanik dayanımının daha düşük olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Today, Titanium (Ti) alloys, are frequently used in biomedical implant production by machining method. One of the major problem with this method of production is the high amount of raw implant material becoming into chips. When the high cost of titanium is taken into consideration, it becomes necessary to convert these chips to raw materials again .
For this purpose, Ti-6Al-4V chips were mechanically grinded into metal powder, afterwards; the powders subjected to conventional powder metallurgy processes. In order to characterize the properties of produced Ti-6Al-4V powders, flowability, apparent density, particle size distribution, surface morphology were compared with commercially available Ti-6Al-4V powders used in implant production at different powder particle size ranges. After powder characterization was over, powders were compressed under different compaction pressures and resulted on 85% of theorical density was reached in green compact at 1150 MPa. In accordance with powder characteristics and metallographic analysis, all samples were pressed at 1150 MPa and Sinter-HIPed at 1200 °C under 10-6 mbar vacuum pressure. 
After Sinter-HIPping, ~99% of theorical density was obtained which is highly dependent on the particle size and distrubition in both produced and commercially available powders. The mechanical strengths of the Ti-6Al-4V produced powder samples were less than the commercially available Ti-6Al-4V alloys, while both type of Ti-6Al-4V alloys show similar density valuies.