Farklı kristal yapılardaki titanyum ve alaşımlarının borlanması ve borlamanın bu malzemelerin mikroyapı, mekanik ve biyouyumluluk özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, α-tipi Grade-2 Ti, (α+β)-tipi Ti-6Al-4V alaşımı ve β-tipi Ti-45Nb alaşımından üretilen numunelere amorf bor, susuz boraks ve aktif karbondan oluşan bir karışım içerisinde katı borlama işlemi uygulandı. Optimum karışım ve sıcaklıklarda uygulanan borlama sonucu söz konusu titanyum malzemelerden üretilen numune yüzeylerinde gelişen borür tabakalarının yapısal, mekanik özellikleri, aşınma davranışı ve biyouyumluğu incelendi. Farklı büyüme kinetiği sonucu her bir malzemenin yüzeyinde bileşime de bağlı olarak farklı kalınlıklarda TiB2(.NbB2) ve TiB fazlarından oluşan ikili borür tabakası meydana geldi. Grade-2 Ti ve Ti-6Al-4V alaşımından üretilen numune yüzeylerinde geliştirilen borür tabakalarında en yüksek sertlik değeri 4000HV, Ti-45Nb alaşımından üretilen numunelerde ise 3500 HV olarak ölçüldü. Borür tabakalarının altlık malzemeye yapışmasının tüm malzemelerde yeterli olduğu tespit edildi. Çizik testinde en yüksek kritik yük değeri Grade-2 Ti'da elde edilirken onu sırasıyla Ti-6Al-4V ve Ti-45Nb alaşımlarının takip ettiği görüldü. Borlama işlemleri söz konusu titanyum malzemelerin aşınma dirence önemli ölçüde artırdı. Borür tabakalarının yapısal ve mekanik özelliklerine bağlı olarak Grade-2 Ti ve Ti-6Al-4V alaşımının Ti-45Nb alaşımına göre daha yüksek aşınma dayanımı gösterdiği tespit edildi. Uygulanan borlama işlemi her üç titanyum malzeme üzerindeki hücre proliferasyonu çok belirgin olmasa da bir miktar azalttı.