Sıcak Presleme ve Yüksek Sıcaklık Sinterleme Kombinasyonu İle ? Tipi Biyomedikal Ti74nb26 Alaşımının Üretimi

Abstract

Ti-Nb alaşımları genellikle döküm yöntemi ile üretilirler. Saf Ti ve Nb’un erime sıcaklıkları oldukçayüksek olduğundan döküm yoluyla Ti-Nb alaşımlarını üretmek maliyetlidir. Toz metalurjisi yöntemi ilebu alaşımları çok daha düşük sıcaklıklarda (Ti erime sıcaklığından daha az) ve tamamen katı haldeekonomik olarak üretmek mümkündür. Bu çalışmada Ti74Nb26 alaşımları saf Ti ve saf Nb tozlarıkullanılarak, sıcak presleme ve yüksek sıcaklık sinterlemesinin ilk kez birlikte uygulanması ileüretilmiştir. Üretim sürecinde uygulanan işlem sıcaklığı ve zamanının yoğunluk, mikroyapı ve mekanikdavranış üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yoğunluk ölçümleri, 800 °C'de yapılan sıcak preslemeişleminin tam yoğunluğu sağladığını göstermiştir. XRD ve SEM incelemeleri, sinterleme süresininartmasıyla birlikte ? fazı oluşumunun arttığını ortaya koymuştur. Ana faz ?'ya ilaveten, mikroyapıda azmiktarda ? fazı ve çok az miktarda saf Nb gözlenmiştir. Mekanik özellikler tek eksenli basma ve mikroVickers sertlik testleri ile belirlenmiştir. Mekanik test sonuçları, 1200 °C'de 4 saatlik sinterlemenin enyüksek sertlik (336 HV), elastik modül (44 GPa), akma mukavemeti (894 MPa) ve basma mukavemeti (1178MPa) değerlerini sağladığını göstermiştir.

Titanium (Ti)-Niobium (Nb) alloys are generally produced by casting methods. Since themelting temperatures of pure Ti and Nb are quite high, their fabrication by casting techniques is costly.On the other hand, it is possible to produce these alloys economically at much lower temperatures (lessthan melting temperature of Ti), completely in solid state using powder metallurgy. In the present study,Ti74Nb26 alloys were produced using pure Ti and pure Nb powders by combination of hot pressing andhigh temperature sintering for the first time. The influences of processing temperature and time ondensity, microstructure, and mechanical behavior were investigated. Density measurements showed thathot pressing at 800 °C provided full density. XRD and SEM investigations revealed that amount of ? phaseformed increased with increasing sintering time. In addition to main phase ?, little amount of ? phase anda very small amount of pure Nb were observed in the microstructure. Mechanical properties weremeasured by means of uniaxial compression and micro Vickers indentation tests. The results indicatedthat 4 h of sintering at 1200 °C exhibited the highest value of hardness (336 HV), elastic modulus (44 GPa),yield strength (894 MPa), and compressive strength (1178 MPa).