316L İMPLANT MALZEMESİNİN AŞINMA VE MANYETİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE PLAZMA NİTRÜRLEME SICAKLIĞININ ETKİSİ

Mustafa YAZICI, Fatih YILDIZ, Ali Fatih YETİM, Ayhan ÇELİK
1.908 1.358

Öz


Paslanmaz çeliklerin aşınma ve manyetizasyon özellikleri çoğu biyomekanik uygulamalarda önemli bir bileşendir. Düşük sıcaklıklarda nitrürleme işlemi paslanmaz çeliklerin aşınma direncini geliştirmek için dizayn edilmiş bir termokimyasal işlemdir. Bu çalışmada 316L paslanmaz çeliğin hem aşınma hem de manyetik özellikleri X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), pin-on-disc tribotester ve VSM (Vibrating sample magnetometer) cihazları kullanılarak araştırıldı. 316L paslanmaz çeliğin plazma nitrürleme işlemi %50H2–%50N2 gaz karışımında, 2 saat ve 350, 400, 450°C sıcaklıkta yapıldı. Aşınma deneyleri ve manyetik ölçümler 37°C'de ve (SBF) yapay vücut sıvısı içerisinde gerçekleştirilmiştir. XRD analizlerinden modifiye tabaka içerisinde CrN, γ'-Fe4N ve S-fazı oluşumları tasdiklenmiştir. Sıcaklığın artışıyla nitrojene doymuş s-fazının oluşumu aşınma direncini artırır ve plastik deformasyona karşı direncini artırdığından dolayı aynı zamanda adezyona karşı azalma eğilimindedir. Artan nitrürleme sıcaklığı ile 316L paslanmaz çeliğin manyetik özelliği yumuşak bir ferromanyetik davranış sergilediği analiz edilmiştir. Nitrürleme sıcaklığının artışı ile nitrojen atomlarının aktivasyonu artmakta ve nitrojen atomları Fe-Fe atomları arasındaki mesafeyi artırmasından dolayı kafes yapısının genişlemesine yol açmaktadır ve buda manyetik etkileşimleri etkilemiştir.

Anahtar kelimeler


316L stainless steel SBF Wear Magnetization

Tam metin:

PDF


Referanslar


Borgioli, F., Fossati, A., Galvanetto, E., Bacci, T., 2005. Glow-discharge nitriding AISI 316L austenitic stainless steel: influence of treatment temperature, Surface and Coating Technology, 200, 7, 2474-2480

Borgioli, F., Fossati, A., Galvanetto, E., Bacci, T., Pradelli, G., 2006. Glow-discharge nitriding of AISI 316L austenitic stainless steel: influence of treatment pressure, Surface and Coating Technology, 200, 18-19, 5505-5513

Jeong, B., Kim, M., 2001. Effects of pulse frequency and temperature of the nitride layer and surface characteristics of plasma nitrided stainless steel, 137, 249-254

Gallagher, K. A., Willard, M. A., Zabenkin, V. N., Laughlin, D. E., McHenry, M. E., 1999. Distributed Exchange Interactions and Temperature Dependent Magnetization in Amorphous Fe88-xCoxZr7B4Cu1 Alloys. Journal of Applied Physics 85, 5130-5132

Öztürk, O., 2009. Structural and magnetic characterization of plasma ion nitrided layer on 316L stainless steel alloy. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 267, 1540–1545

Tosun, M., 2012. Micro and Nano Effects of Plasma Nitridation on Material Properties of 316L Austenitic Stainless Steel. 20-21 Ekim 2011 tarihlerinde Makina

Mühendisleri Odası tarafından İstanbul’da düzenlenen

Geleceğin Teknolojileri Sempozyumu’nda sunulan bildiri.

Yazıcı, M., 2013. S-Fazının kristolografik yapısı,

elektriksel, manyetik ve mekanik özelliklerinin

incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Atatürk Üniversitesi,

Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.

Yetim, A.F., 2009. Biyomalzeme olarak kullanılan AISI316L paslanmaz çelik ve Ti6Al4V alaşımının plazma ile nitrürleme davranışı, Ti-DLC ince film kaplama ile karşılaştırılması. Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.