SLE (seçici lazer ergitme) yöntemi ile üretilen Ti6Al4V alaşımının ısıl işlemi ve karakterizasyonu

Abstract

Katmanlı İmalat (Kİ) yöntemi tamamen işlevsel karmaşık geometrilerin dijital bir modelden malzemeyi tabaka halinde kat kat birleştirerek üretme kabiliyetinden dolayı gün geçtikçe daha da artarak endüstrinin ilgi odağı olmuştur. Bu teknoloji, geleneksel imalat yöntemleriyle üretimi mümkün olmayan parçaların üretiminde kolaylık sağlamaktadır. Sağladığı avantajlardan dolayı özellikle uzay, havacılık ve biyomedikal alanlarda tercih edilen bir yöntem haline gelmiştir. Fakat üretilen parçalarda kalıntı gerilmeler oluşmakta ve bu durum malzemenin mukavemetini azaltmaktadır. Biyomedikal alanda kullanılacak malzemelerin sünekliliği ve tokluğu yüksek olması istenir. Aksi durumun istenmemesinin sebebi, kemikle bütünleşen implantın kemik içinde gevrek kırılmasına neden olmasıdır. Bu durumda, gevrek biyomedikal malzemelerde istenilen özellikleri tam olarak karşılamamasına sebep olur. Bu malzemelerin yapısal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek amacıyla üretim işlemi sonrası bazı ek işlemlerin uygulanması gerekmektedir. Bu yüksek lisans tezinde, Ti-6Al-4V Alaşımlı toz malzeme kullanılarak Toz Yatak Proses-Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemiyle üretilen numunelere ısıl işlem uygulamasının ve anotlama ile yüzeyde oluşturulan mikro ve nano yapılı TiO2 filmlerin alaşımın biyomedikal uygulama şartlarına etkisi araştırılmış ve üretilen numuneler yapısal (porozite miktarı, optik, SEM, XRD) ve mekanik (yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik) olarak karakterize edilmiştir. Yapılan analizlerde, uygulanan ısıl işlem ve anotlama işlemi sonrasında SBF (biyouyumluluk testi) uygulanarak biyomedikal alanda kullanıma uygun malzeme özellikleri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlarla birlikte çesitli testler uygulanarak yeni bir üretim yöntemi olan bu teknoloji medikal sektörü için karakterize edilmiştir. Yapılan çalışmalar bu teknolojinin ilerleyen yıllarda küresel alanda önemli bir pazara sahip olabileceğini ve geleneksel üretim yöntemlerinin yerini alabileceğini ortaya çıkarmıştır.

Additive Manufacturing (AM) method has become increasingly popular in the industry due to the ability of fully functional complex geometries to produce material from a digital model by layer-by-layer joining. This technology facilitates the production of parts which cannot be produced by conventional manufacturing methods. Due to the advantages it provides, it has become a preferred method especially in aerospace, aviation and biomedical fields. However, residual stresses occur in the manufactured parts and reduce the ductility of the material. The ductility and toughness of biomedical materials must be high. Otherwise undesirable it causes brittle fracture of the implants desired to integrate with the bone. Brittle and ductility of less biomedical materials cause the desired properties do not fully meet. In order to improve the structural and mechanical properties of these materials, some additional processes must be applied after the production process. In this master thesis, the effect of heat treatment application on samples produced by using Powder Bed Process-Selective Laser Melting (SLM) method using Ti-6Al-4V alloy powder material with micro and nano structured TiO2 films formed by anodization were investigated and the samples produced amount of structural (porosity, optical, SEM) and mechanical (surface roughness, microhardness) properties. After the heat treatment, material properties are suitable for use in biomedical field were obtained. This technology, which is a new production method, has been characterized by applying various tests with the results obtained. Researches have shown that this technology may have an important global field in the coming years and can replace traditional production methods.