TİNİNB, TİNİTA, TİNİZR ŞEKİL HATIRLAMALI ALAŞIMLARININ TERMAL VE YAPISAL ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Abstract

Şekil hatırlamalı alaşımlar (ŞHA), deformasyona uğradıktan sonra orijinal şeklini geri kazanma becerisine sahip olduğu için son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Bu alaşımlar arasında TiNi bazlı şekil hatırlamalı alaşımlar ayrıca yüksek mukavemet, biyouyumluluk ve korozyon direnci gibi özelliklerinden dolayı akademik ve endüstriyel alanlar için geniş bir ölçekte kullanılmaktadır. Bununla birlikte diğer elementlerin TiNi alaşımlarına dahil edilmesi alaşımların termal, mekanik ve biyouyumluluk özelliklerini etkiler ve bu durum bazı kullanım alanlarında alaşımların performanslarını artırabilir. Bu tezde, Nb, Zr ve Ta kullanılarak TiNi bazlı ŞHA'ların biyouyumlu TiNiX alaşımıları üretilmiştir. Bu alaşımlar termal özellikleri ve yüzey morfolojileri açısından araştırılmış ve karşılaştırılmıştır. Nb, Zr ve Ta'nın TiNi bazlı ŞHA'larının fonksiyonel ve biyouyumluluk özellikleri üzerindeki etkilerini olumlu yönde arttırmak bu çalışmanın amaçlarından biridir. Diğer bir deyişle biyomedikal cihazlar, aktüatörler ve sensörler gibi çeşitli uygulamalar için spesifik özelliklere sahip yeni TiNi tabanlı ŞHA'lar geliştirmek bu çalışmanın araştırma alanını oluşturmaktadır. Kısacası bu araştırmada gelişmiş deneysel teknikler kullanılarak TiNiX ŞHA'ların özelliklerine ilişkin yeni bilgilerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Maddelerin termal özellikleri, atomik boyutları ve kristal yapıları alaşım oluşturmada en önemli parametrelerdir. Bu parametrelerin farklı olmasından dolayı farklı maddeler tek başlarına gösteremediği özellikleri bir araya gelince gösterebilirler. Örnek olarak TiNi alaşımının uygun koşullarda şekil hatırlama yeteneği vardır. Ti ve Ni metalleri doğada tek başlarına şekil hatırlama yetenekleri yokken bir araya gelince şekil hatırlama özelliği (ŞHÖ) gösterirler. Yapılan çalışmada biyouyumlu aynı zamanda ŞHÖ'lü olan alaşım üretme çalışmalarına katkıda bulunmak için TiNi alaşımının şekil hatırlama özelliğinin korunması, toksik özellikli Ni metali oranının azaltılması ve biyouyumlu X metallerinin eklenmesiyle araştırılmıştır. Bu şekilde toksik metal olan Ni oranının azaltılarak canlı organizmalarda alerjik etkilerin oluşması ihtimalinin minimize edilmesi, böylece elde edilen alaşımların şekil hatırlama özelliğini kaybetmeden ve biyouyumluluk özelliğini koruyarak, canlı organizmalarda kullanımının kolaylaştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada termal iletkenlik, termal kapasite, kristal yapılardaki benzerlik ve farklılıkların doğurabileceği sonuçlar gözlemlenmiştir.Shape memory alloys (SMA) have received a lot of attention in recent years as they have the ability to regain their original shape after deformation. Among these alloys, TiNi-based shape memory alloys are also widely used in academic and industrial fields due to their properties such as high strength, biocompatibility, and corrosion resistance. However, the inclusion of other elements in TiNi alloys affects the thermal, mechanical, and biocompatibility properties of the alloys, and this may increase the performance of the alloys in some areas of use. In this thesis, biocompatible TiNiX alloys of TiNi-based SMAs were produced using Nb, Zr, and Ta. These alloys were investigated and compared in terms of their thermal properties and surface morphologies. One of the aims of this study is to positively increase the effects of Nb, Zr, and Ta on the functional and biocompatibility properties of TiNi-based SMAs, which have been extensively studied on biocompatibility in previous studies. In other words, developing new TiNi-based SMAs with specific properties for various applications such as biomedical devices, actuators, and sensors constitute the research area of this study. In short, it is aimed to obtain new information about the properties of TiNiX SMAs by using advanced experimental techniques in this research. Thermal properties, atomic sizes, and crystal structures of materials are the most important parameters in forming alloys. Because these parameters are different, different substances can show properties that they cannot show alone when they come together. For example, TiNi alloy has shape memory ability under suitable conditions. While Ti and Ni metals do not have shape memory abilities on their own in nature, they show shape memory effect (SME) when combined. In the study, it was investigated by preserving the shape memory effect of TiNi alloy, reducing the ratio of toxic Ni metal, and adding biocompatible X metals in order to contribute to the production of biocompatible alloys with SME. In this way, it is aimed to minimize the possibility of allergic effects in living organisms by reducing the ratio of the toxic metal Ni, thus facilitating the use of the obtained alloys in living organisms without losing their shape memory feature and preserving their biocompatibility. In this study, the results of thermal conductivity, thermal capacity, similarities, and differences in crystal structures were observed.