SKP ile üretilen Ti13Nb13Zr/HA kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of mechanical and tribological properties of Ti13Nb13Zr/HA composites fabricated with FSP
Yazar: BEYZA BEGÜM DEMİREL
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM BARAN ACIMERT
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Ti-bazlı biyomedikal malzemeler üretmek için birçok modifikasyon yöntemi
uygulanmaktadır. Bu çalışmada, Ti13Nb13Zr alaşımına Sürtünme Karıştırma Prosesi
(SKP) uygulanarak takviyesiz Ti13Nb13Zr alaşımı ve farklı oranlarda hidroksiapatit
(HA) takviyeli Ti13Nb13Zr/HA kompozitlerin yapısal, mekanik ve tribolojik
özellikleri araştırılmıştır. Yapısal özellikleri belirlemek amacıyla XRD, FTIR, SEM
ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Yüzey pürüzlülük değerleri 3D optik
mikroskop kullanılarak belirlenmiştir. Mekanik ve tribolojik özelliklerin belirlenmesi
için ise sırasıyla mikrosertlik ve aşınma test cihazları kullanılmıştır. Aşınma testleri
kuru ortam ve fosfat tamponlu tuz çözeltisi (PBS) içinde gerçekleştirilmiştir. Aşınma
testleri sonucu oluşan aşınma izleri SEM ve 3D optik profilometre ile analiz
edilmiştir. Yüzey ıslanabilirlik özellikleri temas açı ölçer ile incelenmiştir. Yapılan
XRD analizleri sonucunda elde edilen kompozitlerin amorf bir yapı sergiledikleri
görülmüştür. FTIR analizleri sonucu HA PO4-3, HPO4-2, CO3-2 ve OH- bağlarına
sahiptir. SKP prosesi Ti13Nb13Zr alaşımının sertliğini ve her iki atmosferde de
aşınma direncini artırmıştır. Ayrıca Ti13Nb13Zr/HA kompozitleri Ti13Nb13Zr
alaşımı ve SKP uygulanarak modifiye edilmiş Ti13Nb13Zr alaşımının sertliğini ve
aşınma direncini önemli ölçüde artırmıştır.Tüm numuneler hücrelerin yapışması için
uygun hidrofilik yüzeyler sergilemiştir.

Abstract:
Many modification methods are applied to produce Ti-based biomedical materials. In
this study, the structural, mechanical and tribological properties of unreinforced
Ti13Nb13Zr alloy and Ti13Nb13Zr/HA composites with different ratios of
hydroxyapatite (HA) reinforcement were investigated by Friction Stirring Process
(FSP) to Ti13Nb13Zr alloy. XRD, FTIR, SEM and EDS analyzes were performed to
determine the structural properties. Surface roughness values were determined using a
3D optical microscope. Microhardness and wear test devices were used to determine
the mechanical and tribological properties, respectively. Wear tests were carried out
in dry environmentand phosphate buffered saline solution (PBS). The wear tracks
were analyzed by SEM and 3D optical microscope. Surface wettability properties
were investigated with a contact angle. The composites obtained as a result of the
XRD analyzes were found to exhibit an amorphous structure. As a result of FTIR
analysis, HA has PO4-3, HPO4-2, CO3-2 and OH- bonds. The hardness and wear
properties of the Ti13Nb13Zr alloy were increased with SKP process. In addition,
Ti13Nb13Zr/HA composites significantly increased the hardness and wear resistance
of Ti13Nb13Zr alloy and modified Ti13Nb13Zr alloy by applying SKP. All samples
exhibited hydrophilic surfaces suitable for cell adhesion.