SKP ile üretilen Ti13Nb13Zr/HA kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Ti-bazlı biyomedikal malzemeler üretmek için birçok modifikasyon yöntemiuygulanmaktadır. Bu çalışmada, Ti13Nb13Zr alaşımına Sürtünme Karıştırma Prosesi(SKP) uygulanarak takviyesiz Ti13Nb13Zr alaşımı ve farklı oranlarda hidroksiapatit(HA) takviyeli Ti13Nb13Zr/HA kompozitlerin yapısal, mekanik ve tribolojiközellikleri araştırılmıştır. Yapısal özellikleri belirlemek amacıyla XRD, FTIR, SEMve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Yüzey pürüzlülük değerleri 3D optikmikroskop kullanılarak belirlenmiştir. Mekanik ve tribolojik özelliklerin belirlenmesiiçin ise sırasıyla mikrosertlik ve aşınma test cihazları kullanılmıştır. Aşınma testlerikuru ortam ve fosfat tamponlu tuz çözeltisi (PBS) içinde gerçekleştirilmiştir. Aşınmatestleri sonucu oluşan aşınma izleri SEM ve 3D optik profilometre ile analizedilmiştir. Yüzey ıslanabilirlik özellikleri temas açı ölçer ile incelenmiştir. YapılanXRD analizleri sonucunda elde edilen kompozitlerin amorf bir yapı sergilediklerigörülmüştür. FTIR analizleri sonucu HA PO4-3, HPO4-2, CO3-2 ve OH- bağlarınasahiptir. SKP prosesi Ti13Nb13Zr alaşımının sertliğini ve her iki atmosferde deaşınma direncini artırmıştır. Ayrıca Ti13Nb13Zr/HA kompozitleri Ti13Nb13Zralaşımı ve SKP uygulanarak modifiye edilmiş Ti13Nb13Zr alaşımının sertliğini veaşınma direncini önemli ölçüde artırmıştır.Tüm numuneler hücrelerin yapışması içinuygun hidrofilik yüzeyler sergilemiştir.

Many modification methods are applied to produce Ti-based biomedical materials. Inthis study, the structural, mechanical and tribological properties of unreinforcedTi13Nb13Zr alloy and Ti13Nb13Zr/HA composites with different ratios ofhydroxyapatite (HA) reinforcement were investigated by Friction Stirring Process(FSP) to Ti13Nb13Zr alloy. XRD, FTIR, SEM and EDS analyzes were performed todetermine the structural properties. Surface roughness values were determined using a3D optical microscope. Microhardness and wear test devices were used to determinethe mechanical and tribological properties, respectively. Wear tests were carried outin dry environmentand phosphate buffered saline solution (PBS). The wear trackswere analyzed by SEM and 3D optical microscope. Surface wettability propertieswere investigated with a contact angle. The composites obtained as a result of theXRD analyzes were found to exhibit an amorphous structure. As a result of FTIRanalysis, HA has PO4-3, HPO4-2, CO3-2 and OH- bonds. The hardness and wearproperties of the Ti13Nb13Zr alloy were increased with SKP process. In addition,Ti13Nb13Zr/HA composites significantly increased the hardness and wear resistanceof Ti13Nb13Zr alloy and modified Ti13Nb13Zr alloy by applying SKP. All samplesexhibited hydrophilic surfaces suitable for cell adhesion.