Titanium micromachining by femtosecond laser
Femtosaniye lazer ile titanyum mikroişleme
- Tez No: 350588
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Geçtiğimiz son 20 yıl içerisinde femtosaniye lazerlerin uygulama alanlarında hızlı bir artış gözlemlenmektedir. Bu tip lazerler çok kısa süreli darbeler ürettikleri için çok yüksek güç değerlerine ulaşabilmekte ve bu da eşsiz avantajlar sağlamaktadır. Ayrıca nanobilim çok küçük ölçekli yapıların, partiküllerin üretilmesini gerektirmektedir ki bu da geleneksel teknolojilerle pratik olmamaktadır. Bu nedenle, femtosaniye lazerler geleneksel mikroişleme yöntemlerine iyi bir rakip olmaktadır. Femrosaniye lazer ile mikroişlemenin çok hızlı genişleyen uygulama alanları bulunmaktadır. Çeşitli malzemeler, örneğin metaller, yarıiletkenler, transparant malzemeler, kompozitler femtosaniye lazerlerle işlenebilmektedir. Çok kısa süreli darbeler üretmesinden dolayı, lazer hüzmesi ile malzemenin etkileştiği bölgenin etrafına zarar verilmemektedir. Bu açıdan femtosaniye lazerlerin, hassas delik delme, kesme, mikro/nano yapılandırma ve biyomedikal cihazların üretimi gibi önemli uygulama alanları bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, sanayide ve biyomedikal uygulamalarda çok iyi özelliklerinden dolayı sıkça kullanılan, titanyum malzemesi femtosaniye lazer ile mikroişlenmiştir. Sistematik bir şekilde deneyler yapılmış ve ablasyon derinliği, darbe enerjisi, tarama hızı ve tekrarlı taramalar ile karakterize edilmiştir. Dolayısıyla, tezin amacı, ablasyon derinliğinin, değişen parametreler ile karakteristiğini ortaya koymak ve pürüzsüz kanalların açılması için gerekli olan optimum parametreleri elde edebilmektir. Ayrıca, titanyum yüzeyinde ve kanalların içerisinde mikroyapıların oluşumu gözlemlenmiştir. Bu yapılar biyomedikal implantların vücut içerisindeki dayanımını ve performansını arttırmakta, ayrıca mikro kanallar içerisinde hücre ayrıştırması için tuzak olarak kullanılabilmektedir. Sonuç olarak bu tez çalışması kapsamında ablasyon derinliğinin, değişen parametrelerle olan karakteristiği ortaya konulmuş ve pürüsüz kanallar açılmıştır. Ayrıca, mikro yapıların oluşum sebepleri irdelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In the last two decades, there is a rapid increase in the femtosecond laser applications. Since this type of lasers produce ultrashort pulse durations, which means high peak powers can be obtained, they provide unique advantages. Also, nanoscale science requires structures, which are not possible to fabricate by conventional technologies. Recently, femtosecond lasers are getting a good attention by many researchers in diverse applications such as precise hole drilling, microchannel cutting, micro/nanostructuring, and biomedical devices using metals, semiconductors, composites and transparent materials. In this thesis, a femtosecond laser is used in order to micromachine titanium, which is a widely used material in industrial and biomedical applications due to its exceptional properties. Several experiments performed systematically in order to characterize the ablation depth with pulse energy, translation speed, and the consecutive passes over the channels. The main purpose of this study is to obtain the optimum parameters to cut, smooth microscale channels without accumulated debris. During the study, formations of microcolumns, called spikes, are also observed on titanium surface which can enhance biomedical implants? performance in human body, and these could be used as traps so as to capture specific cells in the microchannels for various biological studies. The characteristics of the ablation depth as a function of cut parameters are investigated and channels having smooth surfaces are obtained. Moreover, the reason behind the formations of microcolumns is discussed.
Benzer Tezler
- Titanyum alaşımlarının partikül erozyonu ile pürüzlendirilmesi ve aşındırılması işlemlerinin optimizasyonu
Optimization of erosion and roughening operations of titanium alloys implemented by particle erosion
EGEMEN AVCU
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMER SINMAZÇELİK
- Mikro frezeleme işleminde yüzey oluşumunun ve takım aşınmasının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of surface generation and tool wear in micro milling
ERSEN HATİPOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Design and fabrication of micro end mills for the machining of difficult-to-cut materials
Kesilmesi zor malzemelerin işlenmesi için mikro frezeleme takımlarının tasarım ve üretimi
SAMAD NADIMI BAVIL OLIAEI
Doktora
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT
- Dalma elektro erozyon yöntemi ile ticari saflıkta titanyum alaşımında mikro yüzey desenlerinin elde edilmesi ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Obtaining of micro surface patterns and investigation of surface properties in Cp-Ti alloy by electrical discharge machining method
ALPEREN KÜRŞAT BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EGEMEN AVCU
- Elektriksel erozyon ile işleme yöntemi kullanılarak delinen deliklerin geometrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of geometric properties of micro holes drilled by using electrical discharge machining (EDM) method
MERVE EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ