Yaşlandırma işleminin Ti-Ta-Zr-Nb alaşımının mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi

Bu çalışmanın amacı, yüksek elastik uzama ve yüksek mekanik dayanım gibi biyomedikal uygulamalar için arzu edilen birçok malzeme özelliğine sahip olan TTZN alaşımına (Ti-38,3Ta-22Zr-8,1 Nb) uygulanan yaşlandırma işleminin mikroyapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemektir. Bu amaçla, TTZN alaşımı 15 dakika, 3 saat, 6 saat, 12 saat ve 24 saat gibi beş farklı yaşlandırma süresi altında 300 °C'de yaşlandırılmıştır. Çözeltiye alma işlemi uygulanmış TTZN, TTZN-1 olarak adlandırılırken, belirtilen yaşlandırma zamanlarında yaşlandırma işlemlerine tabi tutulan TTZN, sırasıyla TTZN-2, TTZN-3, TTZN-4, TTZN-5 ve TTZN-6 olarak adlandırılmıştır. Basma ve mikro sertlik testleri, yaşlandırma süresinin artmasıyla TTZN'nin hem basma akma dayanımının hem de mikro sertlik değerinin arttığını ortaya koymuştur. TTZN-1 ve TTZN-6 için basma akma dayanımları sırasıyla 948 MPa ve 1315 MPa olarak bulunmuştur. Ayrıca TTZN-1'in mikro sertliği 310 HV, TTZN-6'nın mikro sertliği ise 457 HV olarak ölçülmüştür. Mikro çizik testlerinden elde edilen sonuçlara bağlı olarak, artan yaşlandırma süresinin TTZN'nin çizilme sertliğinde artışa, hacim kaybında ve özgül aşınma oranında ise azalmaya neden olduğu sonucuna varılmıştır. TTZN-1 ve TTZN-6 için ölçülen hacim kayıpları sırasıyla 250x10-6 mm3 ve 11,51x10-6 mm3 olarak kaydedilirken, TTZN-1 ve TTZN-6'nın özgül aşınma oranları sırasıyla 50,14x10-3 mm3/N.m ve 2,3x10-3 mm3/N.m olarak elde edilmiştir. Ayrıca TTZN-1'in çizilme sertliği 2,54 GPa, TTZN-6'nın çizilme sertliği ise 6,25 GPa olarak tespit edilmiştir. SEM incelemeleri, TTZN üzerinde gerçekleştirilen yaşlandırma işlemlerinin aşınma tipini etkilemediğini, ancak mikro çiziklerin yakınında oluşan deformasyon bantları arasındaki mesafeleri azalttığını göstermiştir. SEM görüntülerinden birim uzunluktaki deformasyon bandı sayısı elde edilerek, TTZN-1 ve TTZN-6 için deformasyon bantları arasındaki mesafeler sırasıyla ~0,08 ve ~0,43 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, TTZN'nin mekanik özellikleri yaşlandırma işlemleri gerçekleştirilerek önemli ölçüde iyileştirilmiştir