CoCrMo alaşımının yüzeyine SHS yöntemiyle gözenekli NiTi kaplanabilirliğinin araştırılması

Bu çalışmada CoCrMo alaşımı yüzeyine SHS yöntemiyle gözenekli NiTi kaplanmıştır ve üretilen bu numunelerde mikroyapısal ve mekaniksel olarak incelemelerde bulunulmuştur. Atomik % olarak %50,5 Ni %49,5 Ti belirlenen metal tozları özel olarak tasarlanan bir karıştırıcıda seramik bilyalar eklenerek 24 saat boyunca homojen bir şekilde karıştırılmıştır. Daha sonra hazırlanan karışımlar özel olarak tasarlanan bir kalıpta 50-100-150-200 MPa basınçda soğuk preslendi. Soğuk preslenen numuneler indüksiyon ergitme fırınında argon gazı ortamında 950, 1050, 1100, 1150, 1200 ºC'deki beş farklı sıcaklıkta 5 MPa basınç altında 30dk sürede difüzyon edilerek birleşmesi sağlandı. Difüzyon sonrası üretilen numuneler metalografik işlemlerden geçip mikroyapı incelemeleri; OM, SEM, EDS, EDX ile, dönüşüm sıcaklıkları ve entalpileri ise DSC-DTA ile belirlendi. Daha sonra SHS yöntemi ile üretilen gözenekli NiTi'un yoğunluğu Arşiment prensibine göre hesaplanmış ve difüzyon olan numunenin mikro sertlikleri alınarak deneysel çalışmalar tamamlanmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda difüzyon sıcaklığının artmasıyla birlikte daha etkin bir bağlanmanın gerçekleştiği ve daha etkin bir bağlanmaya karşın difüzyon uzunluğunun, Tamz ana alaşımında dikkate değer tane irileşmesinin, mikro sertliğin ve soğuk presleme basıncının artışına bağlı olarak yoğunluğun doğrusal olarak arttığı; buna karşın mikro çatlakların ve soğuk presleme basıncına bağlı olarak gözenekliliğin doğrusal olarak azaldığı gözlenmiştir. Mikroyapı incelemeleri neticesinde 950 ile 1050 ºC difüzyon sıcaklıklarda bağlanan arayüzler incelendiğinde belirgin açıklıkları yani mikro çatlakları bulunan kötü bağlanmış bir arayüz elde edildiğinden bu sıcaklıkların yetersiz olduğuna karar verilmiştir. Artan difüzyon sıcaklığıyla birlikte NiTi kısmının en üst bölgesinden alınan EDX sonuçları incelendiğinde nikelin yapıdaki varlığının az olması yani iç bölgelerde bileşik oluşturarak var olması biyomalzeme olarak düşünüldüğünde istenilen bir sonuç olduğu tespit edilmiştir. SHS yöntemiyle üretilen NiTi alaşımının 10 ºC/dak ısıtma ve soğutma hızıyla alınan DSC ölçümüne göre Austenit başlama sıcaklığı (As) 92,1 ºC, Austenit bitiş sıcaklığı (Af) 122,5 ºC iken martensit başlama sıcaklığı (Ms) 61,6 ºC, martensit bitiş sıcaklığı 43,2 ºC dir. Austenit dönüşüm esnasındaki entalpi değişimi (ΔH) 4,58 J/g, martensit dönüşüm esnasındaki entalpi değişimi değeri (ΔH) 4,04 J/g olarak belirlenmiştir. TG ölçümlerine göre, yaklaşık 600 oC'ye kadar alaşımın kütlesinde herhangi bir artış yoktur. 600 oC'den sonra kütlesinde logaritmik bir artış vardır. Bu artışın sebebi NiTi alaşımının oksitlenmesi dolayısıyla kütlesinde bir artış olması olarak açıklanabilir. Bu çalışmada; CoCrMo alaşımı yüzeyine SHS yöntemiyle gözenekli NiTi kaplaması, 1200 ºC' deki difüzyon sıcaklığında en iyi mikroyapı ve bazı mekanik özelliklere sahip olduğu görülmüştür.