Ti-6AL-4V biyomedikal alaşımı yüzeylerine ti - ha kompozitlerin tıg kaynak yöntemi ile kaplanması ve kaynak akım etkisinin araştırılması

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği (Yl) (Tezli), Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MUHAMMET GUMAN ÖZBEY

Danışman: Mehmet Topuz

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Tez kapsamında Tungsten Inert Gas (TIG) kaynak yöntemiyle Ti-6Al-4V (Ti64) alaşımı üzerine %5 Hidroksiapatit (HA) katkılı kompozit kaplamalar, 90A, 100A ve 110A kaynak akımlarında biyomedikal uygulamalar için değerlendirilmiştir. Makro kesit görüntülerinde, 90A'da dar ve simetrik bir kaynak bölgesi gözlenirken, 100A'da homojen erime ve taban metal ile güçlü birleşme sağlanmıştır. 110A'da ise yüksek ısı girdisi nedeniyle geniş kaynak bölgesi, düzensiz faz dağılımı ve mikro çatlaklar oluşmuştur. EDX ve XRD analizleri, 90A'da HA'nın kimyasal ve kristal yapısının korunduğunu, Ca/P oranının teorik HA ile uyumlu olduğunu ortaya koymuştur. 100A'da sınırlı HA entegrasyonu, 110A'da ise faz ayrışması ve amorflaşma gözlenmiştir. Üç nokta eğme testlerinde ise 110A'nın en yüksek eğme kuvvetini (2.26 kN) ve dengeli sünek davranışı sergilediğini göstermiştir. 90A (1.43 kN) sınırlı kaplama bütünlüğü, 100A (2.12 kN) ise gevrek kırılma göstermiştir. Kırılma yüzeylerinin incelenmesinde ise 110A'da güçlü matris bağlanması ve sünek-karışık kırılma, 100A'da ise gevrek kırılma ve çatlaklar ortaya koymuştur. Kaplama yüzeylerinin ıslanabilirlik testlerinde, 100A en düşük temas açısıyla yüksek hidrofiliklik sunarak osteoblast tutunması için ideal bir yüzey sağlamıştır. 90A ve 110A, sırasıyla düzensiz HA dağılımı ve mikro çatlaklar nedeniyle daha düşük ıslanabilirlik gösterdiği yorumlanmıştır. Elektrokimyasal in vitro korozyon testlerinde hem OCP hem de EIS testlerinde, 110A en yüksek korozyon direncini (geniş Nyquist eğrisi, pozitif OCP) sunarken, 100A dengeli bir elektrokimyasal stabilite sağladığı görülmüştür. PDP eğrilerinde ise, 100A'da en düşük korozyon akım yoğunluğunu (6.93E-03 μA·cm-2) ve yüksek polarizasyon direncini (12800 Ω) göstermiştir. SBF daldırma testlerinde 100A'da homojen ve yoğun apatit birikimleriyle yüksek osteoindüktif aktivite sunarken, 90A'da sınırlı, 110A'da ise seyrek Ca-P oluşumları gözlenmiştir. Sonuç olarak, 100A kaynak akımı, homojen mikroyapı, kimyasal kararlılık, yüksek mekanik dayanım, biyolojik aktivite ve yeterli korozyon direnciyle biyomedikal implantlar için en uygun parametre olarak belirlenmiştir. 110A korozyon direncinde avantaj sağlasa da, HA bozulması ve çatlaklar nedeniyle biyolojik performansının düşük olduğu 90A'nın ise düşük enerjiyle yetersiz entegrasyon sunduğu düşünülmüştür. Çalışma neticesinde TIG kaynak yöntemi ile çeşitli yüzeylere biyomateryal amaçlı kaplamaların başarı ile üretilebileceği ortaya çıkarılmıştır.