Makine öğrenmesi yöntemleriyle korozyona dayanikli yüksek entropili alaşimlarin (HEA) tasarlanmasi ve kaplama koşullari optimize edilmiş korozyona dayanikli HEA ince filmlerinin biyomedikal uygulamalara yönelik üretilmesi

Yüksek entropili alaşımlar (HEA'lar), mikro yapısal stabiliteleri, mekanik dayanımları ve üstün korozyon dirençleri sayesinde umut vadeden bir biyomalzeme sınıfı olarak öne çıkmaktadır. Bu tez, özellikle ortopedik implantlara odaklanarak biyomedikal uygulamalara yönelik yeni HEA'ların geliştirilmesi, karakterizasyonu ve performansına ilişkin kapsamlı bir araştırmayı sunmaktadır. Çalışma, alaşım tasarımı, ince film kaplama ve performans değerlendirmesinin kritik yönlerini ele alan dört bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, NiTi esaslı implantların klinik kullanımını sınırlayan nikel iyonu salınımını azaltmak amacıyla TiTaNbZrMo HEA ince filmleri NiTi şekil hafızalı alaşım altlıkları üzerine kaplanmıştır. Düşük odacık basıncında yapılan kaplamaların yoğun, çatlak içermeyen bir yapı oluşturduğu; korozyon direnci, biyoaktivite ve yapışma dayanımını önemli ölçüde artırdığı belirlenmiştir. İkinci bölümde, makine öğrenmesi (ML) teknikleri kullanılarak bileşimsel ve elektrokimyasal parametreler ile korozyon potansiyeli arasındaki ilişkilerden yararlanılmış ve yeni alaşım bileşimleri tasarlanmıştır. Öngörülen Ti34.8Ta17Nb21.4Zr14.2Mo12.6 (HEA1) ve Ti35Ta23Nb20.8Zr14.2Mo7 (HEA2) alaşımları üretilerek deneysel olarak doğrulanmış; geleneksel alaşımlara kıyasla üstün korozyon direnci sergilemiştir. Üçüncü bölümde, ML-tasarımı alaşımların mikroyapısı, biyoaktivitesi ve korozyon davranışı kapsamlı şekilde incelenmiştir. Her iki alaşım da iyi dağılmış fazlardan oluşan rafine bir mikroyapı, gelişmiş pasivasyon özellikleri ve stabil oksit film oluşumu göstermiş; biyomedikal uygulamalar için uygunluklarını doğrulamıştır. Son bölümde, ML-tasarımı alaşımların korozyon mekanizmaları elektrokimyasal ve elektrokimyasal olmayan yöntemlerle zorlu koşullar altında (korozif çözelti ve tuz püskürtme testleri) araştırılmıştır. Bulgular, alaşımların yalnızca lokalize korozyona direnç göstermekle kalmayıp agresif ortamlarda da stabilitelerini koruduğunu; ayrıca Ta, Nb ve Mo gibi korozyona dirençli elementlerin bu davranışta belirleyici rol oynadığını ortaya koymuştur. Genel olarak bu tez'de ki çalışmalar, ince film mühendisliği ile makine öğrenmesi'ne dayalı alaşım tasarımının sinerjik entegrasyonunun yeni nesil biyomedikal HEA'ların geliştirilmesindeki önemini vurgulamaktadır. Bulgular, alaşım bileşimlerinin ve kaplama koşullarının optimize edilmesi için sağlam bir temel sunarak, dayanıklı, biyouyumlu ve korozyona dirençli implantların geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.