Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
2 results
Search Results
Research Project Plazma Nitrürlenmiş Cocrmo Ortopedik Alaşım Malzemesinin Yapısal ve Kompozisyonel Karakterizasyonu(2010) Öztürk, Orhan; Rıvıere, Jean Paul; Pichon, Luc; Okur, Serdal; 04.05. Department of Pyhsics; 04. Faculty of Science; 01. Izmir Institute of TechnologyPlazma nitrürleme teknikleri, CoCrMo alaşımlarının yakın yüzey tabakalarını modifiye ederek bu malzemelerin yüzeylerinde aşınma ve korozyona dayanıklı tabakalar oluşturmakta kullanılmaktadır. Bu çalışmada, medikal sınıfı CoCrMo alaşımı, düşük basınç altında (~ 60 mTorr), 60% N2 – 40% H2 gaz karışımında ve 400 ºC de 1, 2, 4, 6 ve 20 saat sürelerince RF plazma nitrürlenmiştir. Plazma nitrürlenmiş tabakaların yapısal ve kompozisyonel karakterizasyonu X-ışınları kırınımı (XRD), taramalı electron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve glow discharge optik emisyon spektroskopisi (GDOES) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Nitrürlenmiş tabakaların sertlik ve aşınma davranışları mikrosertlik ve pin-on-disc testleri kullanılarak incelenmiştir. Deneysel analiz sonuçları, 400 ºC’ deki plazma nitrürleme işlemi sonucunda, yüksek azot içeriğine sahip (~ 30 at.%) genişlemiş östenit fazının (γN) oluştuğunu göstermektedir. Bununla birlikte, uzun nitrürleme sürelerinde (6 ve 20 saat) γN fazında CrN dekompozisyonu ve yüzeye paralel olan γN taneciklerde (200) tercihli yönelmeler oluşmaktadır. Elektrokimyasal ve Ar+ ışınları yöntemiyle dağlanmış nitrürlenmiş malzemelerinin kesit-yüzey mikroskopi analizlerine ve GDOES verilerine göre, nitrürlenmiş tabakaların kalınlıkları yaklaşık olarak 2 ile 10 mikrometre arasında değişmektedir. Kalınlık analizlerine göre, CoCrMo malzemelerinin 400 ºC’ de plazma nitrürlenmesi sonucu, ortalama azot diffüzyon katsayısı yaklaşık olarak 1.5x10-11 cm2/s bulunmuştur. Tüm plazma nitrürlenmiş CoCrMo alaşımlarında önemli sertlik ve aşınma iyileşmeleri gözlenmesine rağmen, en iyi aşınma-korozyon dayanıklılığı yalnızca γN yapısına sahip CoCrMo alaşımlarında gözlenmiştir.Article Citation - WoS: 10Citation - Scopus: 10The Influence of Plasma-Based Nitriding and Oxidizing Treatments on the Mechanical and Corrosion Properties of Cocrmo Biomedical Alloy(Springer Verlag, 2018) Noli, Fotini; Öztürk, Orhan; Öztürk, Orhan; 04.05. Department of Pyhsics; 04. Faculty of Science; 01. Izmir Institute of TechnologyPlasma-based nitriding and/or oxidizing treatments were applied to CoCrMo alloy to improve its surface mechanical properties and corrosion resistance for biomedical applications. Three treatments were performed. A set of CoCrMo samples has been subjected to nitriding at moderate temperatures (~ 400 °C). A second set of CoCrMo samples was oxidized at 395 °C in pure O2. The last set of CoCrMo samples was nitrided and subsequently oxidized under the experimental conditions of previous sets (double treatment). The microstructure and morphology of the layers formed on the CoCrMo alloy were investigated by X-ray diffraction, Atomic Force Microscopy, and Scanning Electron Microscopy. In addition, nitrogen and oxygen profiles were determined by Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy, Rutherford Backscattering Spectroscopy, Energy-Dispersive X-ray, and Nuclear Reaction Analysis. Significant improvement of the Vickers hardness of the CoCrMo samples after plasma nitriding was observed due to the supersaturated nitrogen solution and the formation of an expanded FCC γN phase and CrN precipitates. In the case of the oxidized samples, Vickers hardness improvement was minimal. The corrosion behavior of the samples was investigated in simulated body fluid (0.9 pct NaCl solution at 37 °C) using electrochemical techniques (potentiodynamic polarization and cyclic voltammetry). The concentration of metal ions released from the CoCrMo surfaces was determined by Instrumental Neutron Activation Analysis. The experimental results clearly indicate that the CoCrMo surface subjected to the double surface treatment consisting in plasma nitriding and plasma oxidizing exhibited lower deterioration and better resistance to corrosion compared to the nitrided, oxidized, and untreated samples. This enhancement is believed to be due to the formation of a thicker and more stable layer.