Metalik biyomalzemelerin yüzeyinin fiber lazer ile işlenmesi: paslanmaz çelik ve co-cr malzemelerin karşılaştırılması
Fiber laser processing of surface of metallic biomaterials: comparison of stainless steel and co-cr materials
Yazar: İBRAHİM CAN UÇAR
Danışman: DOÇ. DR. ŞEFİKA KASMAN ; DOÇ. DR. SERTAN OZAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants

Özet:
Bu tez kapsamında implant malzemesi olarak kullanılması uygun olan biyomalzemelerden paslanmaz çelik ve kobalt-krom alaşımlarının yüzeylerine lazerle tekstürleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar iki grupta gerçekleştirilmiştir. Birinci grup çalışmalarda, paslanmaz çelik ve kobalt-krom esaslı alaşımlar benzer işleme parametrelerinin oluşturduğu koşullar ile işlenmiş ve optimum koşullar tespit edilmiştir. Bunun yanında, titanyum alaşımı da benzer parametrelerin oluşturduğu koşullarla işlenerek diğer iki malzeme ile karşılaştırılmıştır. Birinci grup çalışmalarından elde edilen bilgiler ile ikinci grup çalışmalar gerçekleştirilmiş ve geniş bir perspektifle lazer yüzey tekstürleme işlemine ait bir yaklaşım sunulmuştur. Birinci grup çalışmalarda paslanmaz çelik, kobalt-krom esaslı alaşım ve titanyum alaşımı için tekstürleme uygulamaları tarama stratejisi, güç, ışının yüzey üzerindeki hareket hızı, frekans, tarama aralığı ve atım genişliği olmak üzere altı farklı parametre kullanılarak gerçekleştirilmiştir.  Bu parametreler için seçilen değerlere göre on sekiz farklı tekstürleme kombinasyonu oluşturulmuş ve yüzeyler, bu tekstürleme kombinasyonlarına göre lazerle işlenmiştir. İkinci grup çalışmalarda tarama stratejisi, ışının hareket hızı, frekans ve tarama aralığı için seçilen değerlere göre altmış farklı tekstürleme kombinasyonu oluşturularak paslanmaz çelik ve kobalt-krom esaslı alaşım için tekstür uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre yüzey topografyası seçilen parametrelerden etkilenmektedir. Yüzey topografyası, yüzey pürüzlülüğünü ve ıslanabilirliği önemli ölçüde değiştirmektedir. Yüzeyin kimyası da ıslanabilirliği önemli ölçüde etkilemektedir.

Abstract:
Laser texturing applications on the surfaces of stainless steel and cobalt-chromium-based alloys, which are suitable biomaterials for use as implant materials, were carried out within the scope of this thesis. The studies were conducted in two groups. In the first group of studies, stainless steel and cobalt-chromium-based alloys were processed under similar processing parameters, and optimal conditions were determined. Additionally, the titanium alloy was processed under conditions created by similar parameters and compared with the other two materials. The second group studies were carried out based on the information obtained from the first group studies, and a comprehensive approach to the laser surface texturing process was presented. In the first group of studies, texturing applications were carried out for stainless steel, cobalt-chromium-based alloy, and titanium alloy using six different parameters: hatch strategy, power, scan speed, frequency, fill spacing, and pulse width. Eighteen different texturing combinations were created based on the selected values of these parameters, and the surfaces were processed with a laser beam according to these texturing combinations. In the second group of studies, sixty different texture combinations were created based on the hatch strategy, scan speed, frequency, and fill spacing; and texturing applications were performed for stainless steel and cobalt-chromium-based alloy. According to the results obtained from the studies, surface topography is affected by selected parameters. The surface topography greatly changes the surface roughness and wettability. The surface chemistry also significantly affects the wettability.