Biyobozunur AZ31 magnezyum alaşımlarının üretilerek mekanik ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of mechanical and corrosion behaviours by producing of biodegradable AZ31 magnesium alloys
Yazar: KADİR ÖZTEKİN
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN ŞAHİN
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
AZ31 alaşımları yüksek biyouyumluluğa ve biyobozunurluğa sahip olduklarından dolayı ve vücut hücrelerinde ve dokularda toksik etkiye neden olmadığı için yüksek potansiyele sahip bir biyomalzemedir. Bu çalışmada AZ31 alaşımları mekanik alaşımlama yöntemi ile üretildi, korozyon ve mekanik özellikleri incelendi. 3, 6 ve 9 saatlik farklı öğütme sürelerinin alaşımların korozyon ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırıldı. AZ31 alaşım tozlarının mikroyapısı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını difraksiyon (XRD) spektrumu kullanılarak analiz edildi. Üretilen alaşımlar preslenip bulk haline getirildi ve 400 oC'de sinterlendi. Alaşımların statik ve dinamik sertlik analizleri yapıldı. Statik sertlik analizleri için Vickers ve Knoop çentici kullanıldı. Dinamik nanosertlik analizleri için Berkoviç çentici kullanıldı. Korozyon özelliklerini incelemek amacıyla Tafel Ekstrapolarizasyon Yöntemi kullanıldı. Deneyler %3,5 NaCl çözeltide daldırma yöntemi ile gerçekleştirildi.
Statik sertlik analizleri için 0,49 N ile 9,8 N arasında değişen yükler kullanıldı. Statik sertlik analizlerine göre AZ31-3h, AZ31-6h ve AZ31-9h alaşımları için Vickers çenticiden elde edilen yükten bağımsız sertlik değerleri sırasıyla 0,495 GPa, 0,721 GPa ve 0,925 GPa ve Knoop çenticiden elde edilen sertlik değerleri ise 0,490 GPa, 0,613 GPa ve 0,904 GPa olarak ölçüldü. Hem Knoop hem de Vickers çentici ile yapılan analizlere göre alaşımların yükten bağımsız sertliğini hesaplamak amacıyla kullanılan modellerden Multifraktal (MFSL) yaklaşımı en iyi sonucu verdi.
Dinamik nanosertlik analizleri için 1000 µN ile 10000 µN arasında değişen yükler kullanıldı. AZ31 alaşımlarının dinamik nanosertlik analizleri Triboindenter cihazı ile yapıldı. Yük-yerdeğiştirme eğrilerinin analizi Oliver-Pharr yaklaşımı ile yapıldı. Yük-yerdeğiştirme eğrilerinde içe göçme (pop-in) davranışı gözlendi. AZ31-3h, AZ31-6h ve AZ31-9h alaşımlarının dinamik nanosertlik analizlerinden elde edilen yükten bağımsız sertlik değerleri sırasıyla 0,669 GPa, 0,932 GPa ve 1,376 GPa olarak hesaplandı. Elastik modül değerleri sırasıyla 35,42 GPa, 45,39 GPa ve 49,25 GPa olarak bulundu. Yükten bağımsız sertlik değerlerini hesaplamak için en uygun yaklaşımın MFSL yaklaşımı olduğu sonucuna varıldı. Hem statik hem de dinamik sertlik analizlerine göre öğütme süresi arttıkça sertlik değerlerinin arttığı sonucuna varıldı.
AZ31-3h, AZ31-6h ve AZ31-9h alaşımlarının korozyon testlerinden elde edilen sonuçlara göre öğütme süresinin artması ile korozyon direnci artmıştır. AZ31-3h, AZ31-6h ve AZ31-9h alaşımlarının korozyon dirençleri sırasıyla 10,76 kΩ, 21,69 kΩ ve 37,72 kΩ olarak ölçüldü.

Abstract:
AZ31 alloys have high biocompatibility and biodegradable. As AZ31 alloys doesn't cause toxic effect in body cells and tissues, they are biomaterials that have a high potential. In this study, AZ31 alloys were produced with mechanical alloying and were examined corrosion and mechanical properties. Effects on corrosion and mechanical properties of alloys of 3h, 6h and 9h different milling times were investigated. Microstructure of AZ31 alloy powders were analyzed by using scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) spectrum. Produced alloys were pressed and sintered at 400 oC. Static and dynamic hardness analysis of alloys were done. It were used Vickers and Knoop indenter for static hardness analysis and were used Berkovich indenter for dynamic nanohardness analysis. Tafel extrapolarization method was used with the aim of investigating corrosion properties. Experiments were done by using with immersion technique in %3,5 NaCl solution.
It were used variable loads between 0,49 N and 9,8 N for static hardness analysis. According to static hardnes analysis, load independent hardness values acquired from Vickers indenter, of AZ31-3h, AZ31-6h and AZ31-9h alloys respectively were calculated as 0,495 GPa, 0,721 GPa and 0,925 GPa and hardness values acquired by using Knoop indenter also were calculated as 0,490 GPa, 0,613 GPa and 0,904 GPa. According to analysis done by using both Vickers indenter and Knoop indenter is the most appropriate Multifractal scaling law (MFSL) approach used with the aim of calculating load independent hardness of alloys.
It were used variable loads between 1000 µN and 10000 µN for dynamic hardness analysis. Dynamic hardness analysis of AZ31 alloys were done by using Triboindenter. Analysis of their load-displacement graphics were done by using Oliver-Pharr approach. It was observed pop-in effect in load-displacement graphics. According to dynamic hardnes analysis, load independent hardness values acquired by using Berkovich indenter, of AZ31-3h, AZ31-6h and AZ31-9h alloys respectively were calculated as 0,669 GPa, 0,932 GPa and 1,376 GPa. Their elastic modulus values were calculated respectively as 35,42 GPa, 45,39 GPa and 49,25 GPa. According to dynamic hardness analysis is the most appropriate MFSL approach used with the aim of calculating load independent hardness values of alloys. According to both static and dynamic hardness analysis were concluded increase of hardness values as increase milling time.
According to corrosion test results of AZ31-3h, AZ31-6h and AZ31-9h alloys increased corrosion resistance as increase milling time. Corrosion resistances of AZ31 alloys were measured respectively as 10,76 kΩ, 21,69 kΩ and 37,72 kΩ.