Biyomalzeme olarak kullanılan Ti6Al4V alaşımının borlanması ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımı atmosferik ortamda dört farklı borlama karışımı kullanılarak, 950, 1050, 1150 ºC sıcaklık ve 5, 10, 15 saat sürelerde borlanmıştır. Borlama işlemi sonrası yüzeye yakın bölgede, düşük yoğunluk, yüksek sertlik, yüksek aşınma ve korozyon dayanımına sahip, TiB2 ve TiB tabakaları oluşmuştur. Oluşan TiB2 ve TiB tabakalarının, sertlik ve derinlikleri ölçülmüştür. Borlama sonrası optik mikroskop, XRD, SEM, EDX analizi ve mikro sertlik ölçümü çalışmaları yapılmış ve borlama kinetiği hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. 1 no'lu karşım ile borlanan numunelerin optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde en düşük TiB2 tabaka kalınlığının 950 °C'de 5 saat süre ile borlanan numunelerde 1,66 µm olarak ve en yüksek tabaka kalınlığının ise 1150 ºC'de 15 saat borlanan numunede 13,91 µm olarak elde edildiği tespit edilmiştir. 2 no'lu karışım ile borlanan numunelerde en düşük TiB2 tabaka kalınlığının 1050 °C'de 5 saat süre ile borlanan numunelerde 4,15 µm olarak ve en yüksek tabaka kalınlığının ise 1150 ºC'de 15 saat borlanan numunede 7,42 µm olarak elde edildiği tespit edilmiştir. 3 no'lu karşım ile borlanan numunelerin en düşük TiB2 tabaka kalınlığının 950 °C'de 5 saat süre ile borlanan numunelerde 1,22 µm olarak ve en yüksek tabaka kalınlığının ise 1150 ºC'de 15 saat borlanan numunede 13,39 µm olarak elde edildiği tespit edilmiştir. 4 no'lu karışım ile yapılan çalışmalarda en düşük TiB2 tabaka kalınlığının 1050 °C'de 5 saat süre ile borlanan numunelerde 5,01 µm olarak ve en yüksek tabaka kalınlığının ise 1150 ºC'de 15 saat borlanan numunede 9,27 µm olarak elde edildiği tespit edilmiştir. Borlama karışımları, oluşturdukları TiB2 tabaka kalınlığı açısından, kıyaslandığında en iyi sonucu 1 no'lu karışım ile borlanan numuneler vermiştir. 1, 2, 3 ve 4 no'lu karşım ile borlanan numunelerden alınan XRD desenleri incelendiğinde, TiB ve TiB2 pik şiddetlerinin sıcaklık ve süre artışı ile arttığı görülmüştür. Borlama karışımları ulaşılan en yüksek sertlik değeri açısından kıyaslandığında en iyi sonucu 27,51 GPa değeri ile 1 no'lu karışım vermiştir. Numunelerden alınan SEM görüntüleri incelendiğinde, yüzeyde TiB2 ve iğnesel yapıdaki TiB tabakaları görülmektedir. 1 no'lu karışım ile borlanan numunelerden elde verilen TiB2 tabaka kalınlıklarının karesi ile borlama süresi arasında çizilen grafiklerin eğimleri yardımıyla difüzyon katsayıları (K) hesaplanmıştır. Elde edilen difüzyon katsayıları ile borlama sıcaklıkları arasında çizilen grafiklerin eğimleri ile borlama aktivasyon enerjisi 233532,88 J/mol olarak hesaplanmıştır. 3 no'lu karışım ile borlanan numuneler için borlama aktivasyon enerjisi ise 235423,62 J/mol olarak hesaplanmıştır. Borlama kinetiği açısından değerlendirildiğinde 1 no'lu karışımın daha düşük aktivasyon değeri verdiği görülmektedir.