Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi

Yapıncak Göncü, (Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Biyomedikal Mühendisliği Bölümü ve BORTEK Bor Teknolojileri ve Mekatronik A.Ş., Eskişehir, Türkiye)
İbrahim Ceyhun Onar, (Eskişehir Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)
Nuran Ay (Eskişehir Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, Türkiye)
BOR DERGİSİ
4 0
Yıl: 2020 Cilt: 5 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 40 - 47 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.30728/boron.633242 İndeks Tarihi: 02-12-2020

Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi

Öz:
Yapay diş, kemik uygulamaları gibi biyomalzemelerde, yüksek mukavemet, iyikimyasal dayanım ve aşınma direnci göstermeleri nedeni ile yapısal seramiklerkullanılmaktadır. Alümina (Al2O3) yüksek mukavemeti, yüksek kimyasal direncive beyaz renkli oluşu nedeni ile yapay diş uygulamalarına iyi bir adaydır. Ancak,insan diş ve kemiği ile karşılaştırıldığında Elastik modülü ve sertliğinin oldukçayüksek olması nedeni ile implant olarak kullanıldıklarında diş ve kemiğe zararvermektedirler. Hekzagonal bor nitrür (hBN), yapısal olarak grafite benzeyenbeyaz renkli, biyouyumlu yapay seramik bir malzemedir. hBN ilave edilerekAlumina’nın fiziksel özelliklerinin değiştirilmesi ile implant uygulamalarda kullanımpotansiyelinin artırılması mümkün olabilir. Bu çalışmada, farklı oranlarda nanohBN ilavesinin hBN-alümina kompozitin fiziksel özelliklerine etkisi incelenmiştir.α-Al2O3, nano hBN ve sinterleme ilavesi olarak MgO tozları kullanılarak hazırlanankompozit tozlar hidrolik presle şekillendirilmiş ve koruyucu atmosfer altındabasınçsız sinterlenmiştir. Sinterlenen numunelerin fiziksel özellikleri (yoğunluk,elastik ve kayma modülleri, Poisson oranı) belirlenmiştir. Faz analizi (XRD)ve mikroyapı karakterizasyonları (SEM) yapılmıştır. hBN kompozit içerisindehomojen bir dağılım göstermiştir. Kompozitte hBN miktarının artması ile göreceliyoğunluğun azaldığı, gözenekliliğin arttığı, Elastik modülünün ve sertliğin düştüğütespit edilmiştir.
Anahtar Kelime:

The effect of hexagonal boron nitride addition on presureless sintered alumina matrix composites

Öz:
The structural ceramics use in biomaterials such as artificial teeth and bone applications because of their high strength, good chemical resistance, and abrasion resistance. Alumina (Al2 O3 ) is a good candidate for artificial tooth applications due to its high strength, high chemical resistance, and white color. However, their elastic modulus and stiffness are quite high compared to human teeth and bone, so they damage the teeth and bone when used as an implant. Hexagonal boron nitride (hBN) is a white, biocompatible artificial ceramic material that is structurally similar to graphite. By changing the physical properties of Al2 O3with adding hBN, it is possible to increase the potential of use in implant applications. In this study, the physical properties of the composite were investigated by adding different amounts of nano hBN into the hBN-alumina composite. The composite powders prepared by using α-Al2 O3 , nano hBN and MgO as a sintering agent were shaped by the hydraulic press and pressureless sintered under a protective atmosphere. Physical properties (density, elastic and shear modulus, Poisson’s ratio) of sintered samples were determined. Phase analysis (XRD) and microstructure characterization (SEM) were performed. hBN showed a homogeneous distribution in the composite. It was determined that relative density decreased, porosity increased, elastic modulus and stiffness decreased with the increasing amount of hBN in the composite.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Andersson M.Odén A., A new all-ceramic crown: A dense-sintered, high-purity alumina coping with porcelain, Acta Odontol. Scand., 51 (1), 59-64, 1993.
  • [2] Ben-Nissan B., Choi A. H.Cordingley R., Alumina Ceramics, Chap.10: Bioceramics and their Clinical Applications, Woodhead Publishing, 223-242, 2008.
  • [3] Popat K. C., Desai T. A., Alumina, Chap 1.2: Biomaterials Science (Third Edition), Academic Press, 162-166, 2013.
  • [4] Tayyebi S. A., Mirjalili F. H., Samadi H.Nemati A., Review of synthesis and properties of hydroxyapatite/alumina nano composite powder, Chemistry Journal., 5 (2), 8, 2015.
  • [5] Kokubo T., Bioceramics and their clinical applications, Ed. T. Kokubo. Cambridge, England, Woodhead Pub. and Maney Pub., 784, 2008.
  • [6] A Al-Sanabani F., Madfa A.H Al-Qudaimi N., Alumina ceramic for dental applications: A review article, American J. Mater. Res., 1 (1), 26-34, 2014.
  • [7] Kusunose T., Kim Y. H., Sekino T., Matsumoto T., Tanaka N., Nakayama T.Niihara K., Fabrication of Al2 O3 /BN nanocomposites by chemical processing and their mechanical properties, J. Mater. Res., 20 (1), 183-190, 2005.
  • [8] Tayyebi S. A., Mirjalili F.,. Samadi, H., Nemati, A., Review of synthesis and properties of hydroxyapatit/ alumina nano composite powder, Chemistry Journal, 5 (2), 8, 2015.
  • [9] Chiba A., Kimura S., Raghukandan K.Morizono Y., Effect of alumina addition on hydroxyapatite biocomposites fabricated by underwater-shock compaction, Mater. Sci. Eng., A, 350 (1), 179-183, 2003.
  • [10] Li J., Fartash B.Hermansson L., Hydroxyapatite-alumina composites and bone-bonding, Biomaterials, 16 (5), 417-22, 1995.
  • [11] Kim S., Kong Y. M., Lee I. S.Kim H. E., Effect of calcinations of starting powder on mechanical properties of hydroxyapatite–alumina bioceramic composite, J. Mater. Sci. Mater. Med. 13 (3), 307-310, 2002.
  • [12] Viswanath B., Ravishankar N., Interfacial reactions in hydroxyapatite/alumina nanocomposites, Scr. Mater. 55 (10). 3, 2006.
  • [13] Cavalcanti A. N., Foxton R. M., Watson T. F., Oliveira M. T., Giannini M., Marchi G. M., Y-TZP Ceramics: Key concepts for clinical application, Operative Dentistry, 34 (3). 344-351, 2009.
  • [14] Moraes M. C., Elias C. N., Duailibi Filho J., Oliveira L. G. D., Mechanical properties of alumina-zirconia composites for ceramic abutments, Mater. Res. 7. 643- 649, 2004.
  • [15] Maccauro G., Lommetti P. R., Raffaelli L., Manicone P. F., Biomaterials: Applications for nanomedicine, In Tech, Rijeca, Croatia 299, 2011.
  • [16] López J. P., Alumina, zirconia, and other non-oxide inert bioceramics, Chap 6: Bio-ceramics with clinical applications, John Wiley & Sons, Ltd., 153-173, 2014.
  • [17] Borovinskaya I. P., Ignat’eva T. I., Vershinnikov V. I., Khurtina G. G., Sachkova N. V., Preparation of ultrafine boron nitride powders by self-propagating hightemperature synthesis, Inorg Mater., 39 (6), 588-593, 2003.
  • [18] Atila A., Halici Z., Cadirci E., Karakus E., Palabiyik S. S., Ay N., Bakan F., vd., Study of the boron levels in serum after implantation of different ratios nano-hexagonal boron nitride–hydroxy apatite in rat femurs, Mater. Sci. Eng, C, 58, 1082-1089, 2016.
  • [19] Kıvanç M., Barutca B., Koparal A. T., Göncü Y., Bostancı S. H., Ay N., Effects of hexagonal boron nitride nanoparticles on antimicrobial and antibiofilm activities, cell viability, Mater. Sci. Eng. C, 91, 115-124, 2018.
  • [20] Göncü Y., Geçgin M., Bakan F., Ay N., Electrophoretic deposition of hydroxyapatite-hexagonal boron nitride composite coatings on Ti substrate, Mater. Sci. Eng. C., 79, 343-353, 2017.
  • [21] Aguirre T. G., Cramer C. L., Torres V. P., Hammann T. J., Holland T. B., Ma K., Effects of the addition of boron nitride nanoplate on the fracture toughness, flex-ural strength, and Weibull Distribution of hydroxyapatite composites prepared by spark plasma sintering, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 93, 105-117, 2019.
  • [22] Tozar A., Karahan İ. H., A comprehensive study on electrophoretic deposition of a novel type of collagen and hexagonal boron nitride reinforced hydroxyapatite/ chitosan biocomposite coating, Appl. Surf. Sci., 452. 322-336, 2018.
  • [23] Duan X., Yang Z., Chen L., Tian Z., Cai D., Wang Y., Jia D., vd., Review on the properties of hexagonal boron nitride matrix composite ceramics, J. Eur. Ceram. Soc., 36 (15), 3725-3737, 2016.
  • [24] Ibram G., A Review on magnesium aluminate (MgAl 2 O4 ) Spinel: Synthesis, processing and applications, Int. Mater. Rev,. 58, 63-112, 2013.
  • [25] Sako E. Y., Braulio M. A. L., Zinngrebe E., Van der Laan S. R., Pandolfelli V. C., Fundamentals and applications on in situ spinel formation mechanisms in Al2 O3 –MgO refractory castables, Ceram. Int., 38 (3), 2243-2251, 2012.
  • [26] Uylas O., Timuçin M., Suvacı E., Bilgiç M., Özdemir B., Uysal O., Cengiz U., vd. A Study on Spinel formation and sintering behavior of Al2O3 -MgO System for induction furnace linings, 18 international metallurgy and materials congress,İstanbul, TÜRKİYE: UCTEA the Chamber of Metallurgical and Materials Engineers, 2016.
  • [27] Tripathi H. S., Mukherjee B., Das S., Haldar M. K., Das S. K., Ghosh A., Synthesis and densification of magnesium aluminate spinel: Effect of MgO reactivity, Ceram. Int. 29 (8), 915-918, 2003.
  • [28] Kelly J. R., Ceramics in restorative and prosthetic dentistry, Annu. Rev. Mater. Sci., 27 (1), 443-468, 1997.
  • [29] Denry I. L., Recent advances in ceramics for dentistry, Crit. Rev. Oral. Biol. Ued., 7 (2), 134-143, 1996.
  • [30] Denry I., Holloway J. A., Ceramics for dental applications: A Review. Materials (Basel), 3 (1), 351-368, 2010.
  • [31] Ohji T., Hirano T., Nakahira A., Niihara K., Particle/Matrix interface and its role in creep inhibition in alumina/ silicon carbide nanocomposites, J. Am. Ceram. Soc., 79 (1), 33-45, 1996.
  • [32] Kusunose T., Nomoto T., Sekino T., Kim B. S., Yamamoto Y., Niihara K., Machinability and contact damage of Al2 O3 /BN composites fabricated through chemical processing, J. Ceram. Soc. Jpn., 111 (1299), 821-825, 2003.
  • [33] Kusunose T., Sekino T., Choa Y. H., Niihara K., Machinability of silicon nitride/boron nitride nanocomposite, J. Am. Ceram. Soc., 85, 2689-2695, 2002.
  • [34] Xu J., Lee K. J., Beck S. Y., Ha S. J., Shin B. C., Cho M. W., Won-Seung C., Mechanical properties and machinability of AlN-hBN ceramics prepared by spark plasma sintering, J. Ceram. Soc. Jpn., 117, 1028- 1031, 2009.
APA Goncu Y, ONAR İ, Ay N (2020). Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. , 40 - 47. 10.30728/boron.633242
Chicago Goncu Yapıncak,ONAR İbrahim Ceyhun,Ay Nuran Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. (2020): 40 - 47. 10.30728/boron.633242
MLA Goncu Yapıncak,ONAR İbrahim Ceyhun,Ay Nuran Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. , 2020, ss.40 - 47. 10.30728/boron.633242
AMA Goncu Y,ONAR İ,Ay N Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. . 2020; 40 - 47. 10.30728/boron.633242
Vancouver Goncu Y,ONAR İ,Ay N Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. . 2020; 40 - 47. 10.30728/boron.633242
IEEE Goncu Y,ONAR İ,Ay N "Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi." , ss.40 - 47, 2020. 10.30728/boron.633242
ISNAD Goncu, Yapıncak vd. "Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi". (2020), 40-47. https://doi.org/10.30728/boron.633242
APA Goncu Y, ONAR İ, Ay N (2020). Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. BOR DERGİSİ, 5(1), 40 - 47. 10.30728/boron.633242
Chicago Goncu Yapıncak,ONAR İbrahim Ceyhun,Ay Nuran Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. BOR DERGİSİ 5, no.1 (2020): 40 - 47. 10.30728/boron.633242
MLA Goncu Yapıncak,ONAR İbrahim Ceyhun,Ay Nuran Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. BOR DERGİSİ, vol.5, no.1, 2020, ss.40 - 47. 10.30728/boron.633242
AMA Goncu Y,ONAR İ,Ay N Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. BOR DERGİSİ. 2020; 5(1): 40 - 47. 10.30728/boron.633242
Vancouver Goncu Y,ONAR İ,Ay N Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi. BOR DERGİSİ. 2020; 5(1): 40 - 47. 10.30728/boron.633242
IEEE Goncu Y,ONAR İ,Ay N "Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi." BOR DERGİSİ, 5, ss.40 - 47, 2020. 10.30728/boron.633242
ISNAD Goncu, Yapıncak vd. "Hekzagonal bor nitrür ilavesinin basınçsız sinterlenmiş alumina matrisli kompozitler üzerine etkisi". BOR DERGİSİ 5/1 (2020), 40-47. https://doi.org/10.30728/boron.633242
Sayfa Oluşturulma Tarihi
24-04-2024 13:34

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları