Yüksek basınçlı döküm yöntemi ile üretilen biyobozunur mg alaşımlarının mekanik ve korozyon özelliklerine nadir element ilavesinin etkisi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FİZİK (YL) (OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİV. ORTAK), Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SELMA ÖZARSLAN

Danışman: İDRİS SORAR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, yüksek basınçlı döküm yöntemi kullanılarak magnezyum-kalay esaslı alaşımların üretimi gerçekleştirilmiştir. Saf magnezyuma (Mg) ağırlıkça %4 kalay (Sn) elementi ilave edilmiş ve üretilen Mg-4Sn alaşımı ana alaşım olarak belirlenmiştir. Daha sonra Mg-4Sn esaslı alaşımlara ağırlıkça %1, 2 ve 4 oranlarında seryum(Ce), lantanyum (La) ve itriyum (Y) nadir toprak elementleri ilave edilmiştir. Üretilen Mg-4Sn, Mg-4Sn-xCe, Mg-4Sn-xLa ve Mg-4Sn-xY (x=%1, 2 ve 4) magnezyum alaşımlarının biyobozunur malzeme olarak kullanımı araştırılmıştır. Her bir alaşımın mikroyapısal, mekaniksel ve korozyon özellikleri belirlenmiştir. Alaşımların mikroyapı özellikleri alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM), enerji dağınımlı element (EDS) analizi ve X-ışını difraksiyon (XRD) analizi kullanılarak incelenmiştir. Bu analizler yardımı ile magnezyuma ilave edilen alaşım elementlerinin oluşturduğu fazlar tespit edilmiştir. Elde edilen alaşımların mekanik özelliklerinin belirlenmesi için nanoindentasyon, mikrosertlik ve çekme testleri yapılmıştır. Nanoindentasyon ve mikrosertlik testleri gerçekleştirilerek her bir alaşımın nano ve mikro sertlik değerleri ile indirgenmiş elastik modül değerleri ölçülmüştür. Çekme testleri ile alaşımların akma ve çekme mukavemetinin yanı sıra yüzde uzama değerleri de tespit edilmiştir. Alaşımların biyokorozyon davranışlarını incelemek üzere yapay vücut sıvısı olarak kullanılan Hanks dengeli tuz solüsyonu (Hanks Balanced Salt Solution; HBSS) içerisinde, potansiyodinamik polarizasyon testi ve kütle kaybı yöntemi ile alaşımların korozyon hızları tespit edilmiştir. Mikroyapı analizleri sonucunda ilave edilen Ce, La ve Y nadir toprak elementlerinin Mg-4Sn alaşımının mikroyapısını önemli ölçüde etkilediği, yeni intermetalik fazların oluştuğu, dane boyutunu değiştirdiği tespit edilmiştir. Mg-4Sn alaşımına; Ce, La ve Y alaşım elementlerinin artan ağırlık oranlarında ilave edilmesiyle bütün alaşımların nano ve mikrosertlik değerleri ve indirgenmiş elastik modül değerlerinin arttığı görülmüştür. Yapılan çekme testleri ile Mg-4Sn alaşımına ağırlıkça %2 Ce ilavesi ile akma ve çekme mukavemeti değerinin arttığı görülmüştür. Daha fazla Ce ilavesiyle akma mukavemeti değerinin sabit kaldığı, çekme mukavemeti değerinin ve yüzde uzama değerinin ise artmaya devam ettiği tespit edilmiştir. Mg-4Sn alaşımına La alaşım elementi ilavesinin artması ile ana alaşımın akma mukavemeti ve yüzde uzama miktarı artmış, fakat ağırlıkça %2 La ilavesine kadar ana alaşımın çekme mukavemeti değerini artırırken daha fazla La ilavesi çekme mukavemeti değerini bir miktar düşürmüştür. Ana alaşıma Y elementi ilavesi akma mukavemeti ve yüzde uzama değerini artırırken, çekme mukavemeti ağırlıkça %1 Y ilavesi ile artmış, fakat daha fazla Y ilavesi ile düşüş göstermiştir. Yapılan mekanik testler, mikroyapı analizinden elde edilen veriler ile birlikte yorumlanmıştır. Alaşımların biyokorozyon davranışını incelemek üzere gerçekleştirilen korozyon testleri sonucunda Mg-4Sn alaşımına Ce ve La ilavesinin ağırlıkça %1 olması halinde ana alaşımın bozunma hızını azalttığı, daha fazla oranlarda Ce ve La ilavesinin ana alaşımın bozunma hızını arttırdığı tespit edilmiştir. Mg-4Sn alaşımına ilave edilen Y miktarının artması ile alaşımın korozyon direncinin arttığı, ağırlıkça %4 Y ilavesi ile en iyi sonucun elde edildiği görülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda Mg-4Sn alaşımına ilave edilen Ce, La ve Y alaşım elementlerinin ilave oranlarının alaşımın mikroyapısal, mekanik ve korozyon özelliklerinde önemli etkilere sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Alaşımların mekanik ve biyokorozyon özellikleri göz önünde bulundurulduğunda Mg-4Sn-1Ce ve Mg-4Sn-1La alaşımlarının biyobozunur magnezyum alaşımı olarak kardiyovasküler stent olarak kullanılabilirliğinin olduğu, Mg-4Sn-2Y alaşımının ise biyobozunur ortopedik implant malzemesi olarak kullanılabilir olduğu düşünülmektedir.