Sinterlenmiş titanyum alaşımlarının aşınma performansı ve bazı mekanik özelliklerinin belirlenmesi

Endüstriyel uygulamalarda titanyum (Ti), üretilmesi zor ve pahalı malzeme olarak nitelendirilir. Fakat, Ti alaşımları özgül özelliklerinden dolayı uçak konstrüksiyonları ve implant üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ti alaşımlarının döküm yöntemleri ile imal edilmesi durumunda, talaşlı işleme zorlukları ortaya çıkmaktadır. Maliyetin düşürülmesi ve talaşlı işlemeyi en aza indirmek için, toz metalürjisi yöntemi tercih edilmektedir. Bu çalışmada, uzay ve biyomedikal uygulamalarda sıklıkla kullanılan Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2,5Fe ve Ti-6Al-7Nb alaşımları toz metalürjisi yöntemiyle, tek etkili kalıp içerinde ortalama 530 MPa basınçla preslendikten sonra, 1250°C sıcaklıkta koruyucu argon gazı atmosferi ve $10^{-4}$ torr vakum ortamında sinterleme işlemi yapılmıştır. Sinterleme sonrası Ti alaşımı numunelerde oluşan sinter bağları, gözenek tipi, Widmanstatten yapının elde edilip edilemediği deneysel olarak araştırılmıştır. Gözenek yapısının aşınma ve eğme dayanımına etkisini belirlemek için aşınma ve eğme deneyleri yapılmıştır. Sonuç olarak, diğer alaşımlara göre Ti-6Al-7Nb alaşımında oluşan büyük gözenekli ve düşük sinter bağ oluşumuna sahip yapı, aşınma ve eğme dayanımını düşürmüştür.

Determination of the wear performance and some mechanical properties of sintered titanium alloys

Titanium in industrial applications has been described as costly material and difficult to manufacture. But, Ti alloys have been commonly used in aerospace constructions and implant production because of its specific properties. Machining difficulties are taken place incase of the manufacturing of Ti alloys by casting method. Powder metallurgy method for part production from Ti alloys is preferred for minimizing of production costs and machining difficulties. For this aim, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2,5Fe and Ti-6Al-7Nb alloys using in biomaterials and aerospace industries were produced from elemental powders by pressing at 530 MPa and sintering at 1250°C temperature at protective argon gas atmosphere under $10^{-4}$ torr vacuumed. Pores structure, sinter neck formation, and widmanstatten structures were investigated experimentally. In order to determine of effect of the pores structure on wear and bending strength, wear and bending tests were performed. As a result, bigger porous and lower sinter neck formation of Ti-6Al-7Nb alloy than other Ti alloys decreased the wear strength and bending strength.

PDF

___

1. ASM Metals Handbook, “Powder Metallurgy and Applications”, Vol. 7, ASM International, USA, 1998.
2. Donachie, M.J., “Titanium a Technical Guide, The Material Information Society”, Second Edition, USA, 2000.
3. Titanium Industries, 2006. İnternet Sitesi.http://www.titanium.com/titanium/applics. cfm. Erişim Tarihi: 12.07.2006.
4. Leyen, C., Peters, M., “Titanium and Alloys, Fundamentals and Applications”, Wiley-Vch, Köln, Gemany, 2003.
5. ASM Metals Handbook, “Properties and Selections: Nonferrous Alloys and Special- Purpose Materials”, Vol. 2, ASM International, USA, 1991.
6. Erdoğan, M., “Mühendislik Alaşımların Yapı ve Özellikleri”, 2. Baskıdan Çeviri, Cilt 2, Ankara, 2001.
7. Güden, M., Çelik, E., Akar, E., Çetiner, S., “Compression Testing of a Sintered Ti6Al4V Powder Compact for Biomaterials Applications”, Materials Characterization, 54, 399-408, 2005.
8. Lin, W.C., Ju, P.C., Chern Lin, J.H., “A Comparison of the Fatigue Behavior of the Cast Ti 7.5Mo with Cp Titanium, Ti-6Al-4V and Ti- 13Nb-13Zr Alloys”, Biomaterials, 26, 1899- 2907, 2005.
9. Archbold, J., “Sintering Temperature Effects on the Mechanical Properties of Porous-Coated Ti- 6Al-4V ELI Alloy”, Master Degree of Applied Science, Graduate Department of Metallurgy and Material Science, University of Toronto, Canada. 90-106, 1999.
10. Froes, F.H., Eylon, D. and Bombergers Eds., “Titanium Technology: Presents Status and Future Trends”, TDA, Dayton, OH, 1985.
11. MPIF Standard 35, “Materials Standards for P/M Structural Parts”. MPIF,USA, 2000.
12. Aoki, T., Okafor, I.C.I., Watanabe, I., Hattori, M., Oda, Y. And Okabe, T., “Mechanical Properties of Cast Ti-6Al-4V-XCu Alloys”, Journal of Oral Rehabilitation, 31, 1109-1114, 2004.
13. Niinomi, B., “Mechanical Properties of Biyomedical Alloys”, Materials Science and Engineering A 243, 231-236, 1998.
14. Vinicius, A.R., Henriques, Bellinati, E.C., Silva, C.R.M., “Production of Ti-6Al-7Nb Alloy by Powder Metallurgy”, Journal of Materials Processing Technology, 118, 212-215, 2001.
15. Henriques, V.A.R., Campos, P.P., Cairo, C.A.A., Bressiani, C.J., “Production of Titanium Alloys for Advanced Aerospace Systems by Powder Metallurgy”, Material Research, 8 (4), 443-446, 2005.
16. Yalçın, B., Toz Metalurjisi Yöntemiyle İmal Edilen Ti Alaşımı İmplantların Temel Özelliklerinin Araştırılması, SDÜ., Fen Bil. Enst., Makine Mühendisliği A.D., Isparta, 2007.