Mehmet KAYA, İlyas SOMUNKIRAN, Nuri ORHAN

Toz metalurjisi ile üretilen gözenekli NiTi alaşımında gözenek oranının basma dayanımı üzerindeki etkisi

Farklı gözenek oranlarına sahip gözenekli NiTi alaşımı, implant malzeme olarak kullanılmak amacıyla, toz metalürji yöntemlerinden kendi-ilerleyen yüksek-sıcaklık sentezi (SHS: self-propagating high-temperature synthesis) ile üretildi. Üretimde, Ni-%49,5Ti atomik oranında Ni ve Ti tozları 24 saat süreyle karıştırılarak farklı basınçlarda soğuk preslendi. Preslenen ham gözenekli numuneler hazırlanan bir fırın içerisinde soygaz ortamında 200 °C’de ön ısıtma yapılarak ve yüksek voltajla tutuşturularak sentezlendi. Sonuç olarak, farklı gözenek şekillerine sahip açık ve kapalı gözeneklerin meydana geldiği görülmüştür. Ayrıca presleme basıncının artması ile gözenek oranın azaldığı ve basma dayanımlarının arttığı belirlendi.

Effect of porosity on compressive strength of porous NiTi alloy fabricated by powder metallurgy

Porous NiTi alloy samples to be used as implant material were synthesized in different porosities through a powder metallurgical method, self-propagating high-temperature (SHS) synthesis. The powder blend composing Ni and at%49.5Ti was mixed 24 hours and cold pressed under different pressures. The green compacts were heated in a furnace up to 200 °C under a high purity argon gas protective atmosphere and then ignited by applying a high electrical voltage. It was found that open and closed cell pores formed in different percentages and shapes. In addition; increasing cold compaction pressure applied reduced the porosity levels and increased the compressive strength of the porous compacts synthesized.

PDF

___

1. Bertheville, B., Bidaux, J.E., “Enhanced powder sintering of near-equiatomic NiTi shape-memory alloys using Ca reductant vapor”, Journal of Alloys and Compounds, 387, 211–216, 2005.
2. Fu, Y., Shearwood, C., Characterization of nanocrystalline TiNi powder, Scripta Materialia, 50, 319–323, 2004.
3. Chung, C.Y., Chu, C.L., Wang, S.D., “Porous TiNi shape memory alloy with high strength fabricated by self-propagating high-temperature synthesis”, Materials Letters, 58, 1683-1686, 2004.
4. Zhao, Y., Taya, M., Kang, Y., Kawasaki, A., “Compression behavior of porous NiTi shape memory alloy”, Acta Materialia, 53, 337–343, 2005.
5. Otsuka, K., Ren, X., “Physical metallurgy of Ti– Ni-based shape memory alloys” Progress in Materials Science, 50, 511–678, 2005.
6. Dilibal, S., “Nikel-Titanyum Şekil Bellekli Alaşım Üretimi Ve Şekil Bellek Eğitimi” Doktora Tezi, Y.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 115, 2005.
7. Li, B.Y., Rong, L.J., Li, Y.Y. and Gjunter, V.E., “Synthesis of porous Ni-Ti shape-memory alloys by self-propagating high-temperature synthesis: Reaction mechanism and anisotropy in pore structure”, Acta Materials, 48, 3895-3904, 2000.
8. Shearwood, C., Fu, Y.Q., Yu, L., Khor, K.A., “Spark plasma sintering of TiNi nano-powder”, Scripta Materialia, 52, 455–460, 2005.
9. Krone, L., Schüller, E., Bram, M., Hamed, O., Buchkremer, H.-P., Stöver, D., “Mechanical behavior of NiTi parts prepared by powder metallurgical methods”, Materials Science and Engineering, A 378, 185–190, 2004.
10. Man, H.C., Zhang, S., Cheng, F.T., Guo, X., “Laser fabrication of porous surface layer on NiTi shape memory alloy”, Materials Science and Engineering, A 404, 173–178, 2005.
11. Yeh, C.L., Sung, W.Y., “Synthesis of NiTi intermetallics by self-propagating combustion”, Journal of Alloys and Compounds, 376, 79-88, 2004.
12. Chu, C.L., Chung, C.Y., Lin, P.H., Wang, S.D., “Fabrication and properties of porous NiTi shape memory alloys for heavy load-bearing medical applications”, Journal of materials processing technology, 169, 103-107, 2005.
13. Zanotti, C., Giuliani, P., Terrosu, A., Gennari, S., Maglia, F., “Porous NiTi ignition and combustion synthesis”, Intermetallics, 15, 404-412, 2007.
14. Goh, C.W., Gu, Y.W., Lim, C.S., Tay, B.Y., “Influence of nanocrystalline Ni-Ti reaction agent on self-propagating high-temperature synthesized porous NiTi”, Intermetallics, 15, 461-467, 2007.
15. Tay, B.Y., Goh, C.W., Yong, M.S., Soutar, A.M., Li, Q., Ho, M.K., Myint, M.H., Gu, Y.W., Lim, C.S., “Self-propagating high-temperature synthesis of porous NiTi”, SIMTech technical reports, 7-1, 21-25, 2006.
16. Kaya, M., “Toz metalurjisi ile üretilen NiTi şekil hatırlamalı alaşımların metalurjik ve mekanik karakteristiklerinin incelenmesi”, Doktora Tezi, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 122, 2008.
17. Kaya, M., Orhan, N., Kurt, B., “Gözenekli NiTi ŞHA’ın toz metalurjisi ile üretimi ve ön ısıtma sıcaklığının gözenek oluşumu üzerindeki etkisi”, F.Ü. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, 6, 154-158, 2008.
18. Li, Y.H., Rong, L.J. and Li, Y.Y., “Compressive property of porous NiTi alloy synthesized by combustion synthesis”, Journal of Alloys and Compounds, 345, 271-274, 2002.
19. Yuan, B., Chung, C.Y., Huang, P., Zhu, M., “Superelastic properties of porous TiNi shape memory prepared by hot isostatic pressing”, Materials Science and Engineering, A 438– 440, 657–660, 2006.
20. Zhu, S.L., Yang, X.J., Deng, F., Hu, S.H., Cui, Z.D., “Processing of porous TiNi shape memory alloy from elemental powders by Ar-sintering”, Materials Letters, 58, 2369-2373, 2004.
21. Mihalcz, I., “Fundamental characteristics and design method for nickel-titanium shape memory alloy”, Periodica Polytechnica ser. Mech. Eng., 45, 1, 75-86, 2001.