Grafen-Si3N4 takviyeli titanyum hibrit kompozit ile prototip implant üretimi

TUĞBA MUTUK

Grafen-Si3N4 takviyeli titanyum hibrit kompozit ile prototip implant üretimi

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: TUĞBA MUTUK

Danışman: Mevlüt Gürbüz

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, titanyum-grafen, titanyum-silisyum nitrür (Si3N4) ve titanyum-Si3N4-grafen (Gr) katkılı hibrit kompozitler toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiştir. Grafen (ağ.% 0.15, 0.3, 0.45, 0.60) ve Si3N4 (ağ. %1, 3, 5, 7, 9) titanyum matrise takviye edilmiştir. Farklı partikül takviyelerinin kompozitlerin yoğunluğuna, gözenekliliğine, mekanik özelliklerine (Vickers sertliğine, basma gerilimine, çekme gerilimine), aşınma direncine ve mikroyapısına olan etkisi incelenmiştir. Titanyum-grafen kompozitlerde en uygun sinterleme sıcaklığı ve süresi 1100oC ve 120 dk. olarak elde edilmiş olup, bütün kompozitlere aynı sinterleme sıcaklığı ve süresi uygulanmıştır. Ti-Gr kompozitinde en yüksek yoğunluk (4.39 g/cm3), sertlik (566 HV) ve maksimum basma gerilimi değerlerinin (845 MPa) ağ.%0.15 grafen katkılı kompozitte elde edildiği görülmüştür. Ti-Si3N4 kompozitlerde, en yüksek deneysel yoğunluk (4.33 g/cm3), vickers sertliği (698.5 HV0.5) ve en düşük aşınma oranı değeri (W=1.36x10-5 mm3/Nm) ağ.%3 Si3N4 katkılı titanyum kompozitte elde edilmiştir. Si3N4 katkısının belli bir orana kadar (ağ. %3) mekanik özellikleri iyileştirdiği gözlenmiştir. Çalışmada, Ti-Si3N4 kompozitinde en yüksek mekanik değerlerin elde edildiği ağ.%3 Si3N4 katkı oranı sabit tutulup, değişen grafen katkı oranlarında (ağ. %0.15, 0.3, 0.45, 0.60) hibrit kompozitler (Ti-Si3N4-Gr) üretilmiştir. En iyi deneysel yoğunluk (4.41g/cm3), Vickers sertlik (634.4 HV0.5) ve aşınma oranı (W=4.7x10-5mm3/Nm) değerleri ağ. % 3 Si3N4 ve ağ. % 0.15 Gr katkılı hibrit kompozitte elde edilmiştir. En iyi sonuçların elde edildiği hibrit kompozitlerden prototip implant üretilip, yüzeyi elektrosprey kaplama yöntemiyle kaplanmıştır. Hidroksiapatit ve kitosan (biyouyumlu malzemeler) implant yüzeyine kaplanmıştır. Kaplanmış implantlara yapay vücut sıvısı testleri yapılarak endüstriyel alanda uygunlukları test edilmiştir.