Investigation of biodegradability of mechanical alloyed Mg-Zn powders produced by powder metallurgy

Malzeme bilimi kapsamında, insan vücudundaki organ ya da canlı dokuların işlevlerini yerine getirmek veya desteklemek amacıyla kullanılan biyomalzemelerin alanı ve önemi gün geçtikçe artmaktadır. Günümüzde uzun süreli tedavi gerektirmeyen kemik travmalarında kullanılacak olan biyomalzemelerin, biyobozunur özelliğe sahip magnezyum alaşımlardan yapılması, özellikle büyüme çağındaki çocuklarda uygulanan, metalik implantların zamanla neden olduğu olumsuz etkileri ortadan kaldırmaktadır. Biyobozunurluk, üretilen malzemenin biyolojik olarak kullanıldığı canlı yapıda ya da yapay vücut sıvılarında çözünerek çevresindeki dokunun yerini alması olarak açıklanabilmektedir. Biyobozunur malzemelerden beklenen en önemli özellikler bozunma süresinin iyleşme süresine eşdeğer olması ve bozunma sonrasında ortaya çıkacak ürünlerin herhangi bir toksik özelliğe sahip olmaması gerekliliğidir. Deneysel çalışmaları genel olarak üç aşamadan oluşan bu tezde, Magnezyumun biyobozunurluk özeliğine çinkonun etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmaların birinci aşamasında %11 Zn içeren Mg-Zn alaşımı toz metalurjisi yönteminden yararlanarak mekanik olarak alaşımlandırılmış ve 15 dk sıcak sinterleme ile kullanılacak numuneler üretilmiştir. İkinci aşamada ise saf Mg ve %11 Zn içeren Mg-Zn11 alaşımları hazırlanarak 7 gün SBF içinde daldırma testine tabi tutulmuş ve ağırlık değişimi ile bozunma hızı tespit edilmiştir. Yapılan testler sonrasında Mg-Zn11 alaşımlarının biyobozunurluk sürelerinde artış gözlemlenmiştir. Üçüncü aşamada, saf Mg ile Mg-Zn11 alaşımları SBF daldırma testi sonrası mikrosertlik, ağırlık değişimi, X-ray kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı spektrometresi (EDS) ile karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar SBF öncesi sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Numunelerin SBF içerisinde hem korozyona uğradıkları hem de yüzeylerinde genelde HA(hidroksiapatit) yapısının biriktiği belirlenmiştir.Within the scope of materials science, the area and importance of biomaterials used to perform or support the functions of organs or living tissues in the human body is increasing day by day. Nowadays, the use of biodegradable magnesium alloys to be used in bone traumas that do not require long-term treatment eliminates the negative effects of metallic implants which are applied especially in children of growing age. Biodegradability can be explained as the substitution of the surrounding tissue by dissolving in living body or artificial body fluids where the produced material is used biologically. The most important properties expected from biodegradable materials are that the decomposition time is equivalent to the recovery time and that the products that will emerge after the decomposition do not have any toxic properties. In this thesis, whose experimental studies generally consist of three stages, the effect of zinc on the biodegradability of magnesium was investigated. In the first stage of the experimental studies, Mg-Zn alloy containing 11% Zn was mechanically alloyed by using powder metallurgy method and samples to be used with hot sintering for 15 minutes were produced. In the second stage, Mg-Zn11 alloys containing pure Mg and 11% Zn were prepared and subjected to immersion test in SBF for 7 days and the rate of degradation was determined by weight change. After the tests, biodegradability of Mg-Zn11 alloys increased. In the third stage, pure Mg and Mg-Zn11 alloys were characterized by microhardness, weight change, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) after SBF immersion test. The results were compared with the results before the SBF. It was determined that both the samples were corroded in the SBF and generally HA (hydroxyapatite) structure was deposited on their surfaces