In
this study, the effect of the most commonly used TiN coating and heat treatment
applications on the mechanical properties of Ti6Al4V alloy was investigated. As
stated in the literature section, constant parameters which have positive
effects on the properties of Ti-6Al-4V alloy with heat treatment were
preferred. Heat treatment was applied on Ti-6Al-4V alloy and TiN coating was
done using PVD. Three-point bending tests were performed on Ti-6Al-4V/ TiN and
heat treated samples. The heat treatment was carried out in an argon protective
atmosphere at a temperature of 735 ° C for 1 hour and then the samples were allowed
to cool. The TiN coating was carried out using the technique of splashing from
physical vapor deposition techniques (PVD), and the average coating thickness
was 2 µm. Elemental analysis was performed using X-ray diffraction analysis. In
experimental studies, it was seen that the elastic modulus (E) of Ti-6Al-4V
alloy was not changed by the applied processes (105-120 GPa). The TiN coating
applied after the heat treatment maximized the bending strength, while the
yield stress was almost identical between TiN-AlAl-4V alloy that is TiN coated
after going through heat treatment and TiN-AlAl-4V alloy that is only TiN
coated. As a result of the heat treatment applied to the Ti-6Al-4V alloy, the
load capacity was increased. When TiN coating is applied alone, the decrease in
the load capacity can be explained by the fact that TiN is brittle. In both
heat treated and TiN coated samples, load capacity was not changed compared to just
TiN coated samples. Before and after the three-point bending test, SEM and
Optical microscope examinations were performed for evaluating surface
morphology. The benefits of surface coating to biofilm formation and
tribological properties are known but its effects on mechanical properties are
unknown. In this study, the effects of TiN coating and heat treatment
application on mechanical properties were determined.
Ti-6Al-4V Heat Treatment Mechanical Properties Biomedical Applications
Bu çalışmada, biyomedikal amaçlı en yaygın kullanılan TiN kaplama ve
ısıl işlem uygulamalarının Ti6Al4V alaşımının mekanik özelliklere etkisi
araştırılmıştır. Literatür kısmında belirtildiği üzere; ısıl işlem ile
Ti-6Al-4V alaşımının özelliklerine olumlu etkisi olan sabit parametreler tercih
edilmiştir. Ti-6Al-4V alaşımına ısıl işlem uygulanmış ve PVD ile TiN kaplama
yapılmıştır. Ti-6Al-4V/TiN ve ısıl işlemli numunelerine üç nokta eğme testleri
gerçekleştirilmiştir. Isıl işlem argon koruyucu atmosferinde 735 0C
sıcaklıkta 1 saat beklenerek ve tabi soğumaya bırakılarak gerçekleştirilmiştir.
TiN kaplama fiziksel buhar çöktürme tekniklerinden (PVD) sıçratma tekniği ile
gerçekleştirilmiş olup kaplama kalınlığı ortalama 2 µm’dur. X-ışınları kırınım
analizi ile elemental analiz yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda Ti-6Al-4V
alaşımının elastik modülünün (E) uygulanan işlemlerle değişmediği (105-120 GPa)
görülmüştür. Isıl işlem sonrası uygulanan TiN kaplama eğme mukavemetini
maksimum seviyeye çıkarmakta iken akma gerilmesi ise TiN kaplanmış ve ısıl
işlem sonrası TiN kaplanmış Ti-6Al-4V alaşımı için ise hemen hemen aynı olduğu
belirlenmiştir. Ti-6Al-4V alaşımına uygulanan ısıl işlem sonucu yük kapasitesi
artmıştır. Sadece TiN kaplama yapıldığında ise bu yük kapasitesinin düştüğü TiN
kırılgan olmasıyla açıklanmıştır. Hem ısıl işlem hemde TiN kaplanan numunelerde
sadece TiN kaplanmış numunelere göre yük kapasitesi değişmediği saptanmıştır.
Üç nokta eğme deney öncesi ve sonrası yüzey morfolojisi için SEM ve Optik
mikroskop ile görüntüleme yapılmıştır. Yüzey kaplamsının biyo-filim oluşumuna
ve tribolojik özelliklere faydaları bilinmekte olup, mekanik özelliklere olan
etkisi tam bilinmemektedir. Bu çalışma ile TiN kaplamanın ve ısıl işlem
uygulamasının mekanik özelliklere olan ilgisi belirlenmiştir.
Ti-6Al-4V Isıl İşlem Mekanik Özellikler Biyomedikal Uygulamalar
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Mühendislik |
Bölüm | Makaleler |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 6 Kasım 2019 |
Gönderilme Tarihi | 8 Şubat 2019 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2019 |