|
|
|
|
ارزیابی رفتار زیستی ساختار دولایه ti-6al-4v/ti ساخته شده به روش پخت پلاسما جرقهای
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
شریفی علیرضا ,ملازاده بیدختی سحر ,وحدتی خاکی جلیل
|
|
منبع
|
مواد نوين - 1403 - دوره : 15 - شماره : 56 - صفحه:1 -16
|
|
چکیده
|
مقدمه: تیتانیوم و آلیاژ گرید پنج تیتانیوم به طور گسترده در ساخت کاشتنی ها مورد استفاده قرار می گیرند. با این وجود مدول یانگ بالای تیتانیوم در مقایسه با استخوان و وقوع استحاله آلتروپیک در حین ساخت که باعث تولید تنش پسماند می گردد، از جمله مشکلات کاشتنی های تیتانیومی است. مهمترین راه کار برای رفع مشکل مدول یانگ، متخلخل کردن ساختار می باشد که با افت شدید سایر خواص مکانیکی همراه است. در صورتی که بتوان با استفاده از روش پخت پلاسما جرقه ای (sps) قطعه تیتانیومی را به گونه ای تولید کرد که وقوع استحاله آلتروپیک و ایجاد تخلخل در آن کنترل شده باشد، می توان آن را به عنوان روشی فرآگیر برای ساخت کاشتنی های زیست خنثی معرفی کرد.روش: در این پژوهش یک ساختار دولایه دارای هسته/پوسته (ti-6al-4v/ti)، طراحی و ساخته شد. تف جوشی ساختار با استفاده از روش sps انجام شد و به منظور ایجاد نواحی متراکم و متخلخل در ساختار از ذرات پودر با مورفولوژی های مختلف استفاده شد. مشخصه یابی ذرات پودر و نمونه نهایی به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی، آنالیز فازیابی پراش اشعه ایکس و سختی سنجی انجام شد. ارزیابی رفتار زیستی نیز از طریق بررسی تغییرات غلظت یون های موجود در محیط شبیه ساز زیستی (sbf) و به وسیله آنالیز طیف سنجی پلاسمای جفت شده القائی صورت گرفت.یافته ها: بررسی ریزساختار قطعه مشخص کرد استحاله آلتروپیک به صورت محدود تنها در ناحیه فصل مشترک هسته با پوسته رخ داده و 18% از فاز α ناحیه مذکور به β تبدیل شده است. به صورت میانگین 3% تخلخل در ناحیه پوسته به دلیل مورفولوژی نامنظم ذرات پودر، وجود داشت. نتایج سختی سنجی کاهش سختی از hv430 در ناحیه هسته به hv390 در ناحیه پوسته را نشان داد که بخشی از این کاهش به حضور تخلخل مرتبط است. نگهداری نمونه در محلول sbf با کاهش غلظت یون های محیط و تشکیل رسوبات کلسیم فسفاتی با میانگین مساحت سطح μm^2/6 در سطح قطعه و به ویژه نواحی دارای تخلخل، همراه شد.نتیجه گیری: استفاده از روش sps برای تف جوشی تیتانیوم از وقوع استحاله آلتروپیک در ساختار تا حد قابل قبولی جلوگیری می کند. ایجاد ساختاری دولایه برای یک کاشتنی می تواند ترکیبی از خواص مکانیکی و زیستی را داشته باشد، به گونه ای که تعدیل خواص مکانیکی و بهبود قابلیت تشکیل رسوبات زیستی از قابلیت های وجود ناحیه ای متخلخل و حفظ یکپارچگی و تامین خواص مکانیکی از قابلیت های وجود ناحیه متراکم در ساختار است.
|
|
کلیدواژه
|
تیتانیوم، تخلخل، پخت پلاسما جرقهای، ساختار دولایه، خواص زیستی
|
|
آدرس
|
دانشگاه فردوسی مشهد, گروه مهندسی متالورژی و مواد, ایران, دانشگاه فردوسی مشهد, گروه مهندسی متالورژی و مواد, ایران, دانشگاه فردوسی مشهد, گروه مهندسی متالورژی و مواد, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
vahdati@um.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
assessment of the biological performance of a ti-6al-4v/ti double layer structure created through spark plasma sintering.
|
|
|
|
|
Authors
|
sharifi alireza ,mollazadeh beidokhti sahar ,vahdati khaki jalil
|
|
Abstract
|
nowadays, the replacement of damaged tissue with implants is inevitable. the most important materials for creating implants are metals with high deformability and exceptional mechanical properties. however, the high young's modulus of metallic materials leads to a stress shield effect. it is necessary, therefore, to design the implant structure in a way that, in addition to maintaining other mechanical properties, it also features a modified young's modulus. in this study, a two-layer structure (ti-6al-4v/ti) was designed and manufactured so that the alloy core maintains mechanical properties, including compressive strength, while the shell reduces young's modulus due to its porous structure. irregularly shaped metal powder particles and the spark plasma sintering method were utilized to create porosity in the final sample at a working temperature of 900 °c and a baking time of 7 minutes. after the baking process, the results show a gradual change in the microstructure due to the allotropic transformation of titanium in areas near the interface. the core/shell interface was effectively filled by powder particles from both regions, resulting in a gradual change in composition. the residual porosity in the shell region was significantly higher than in the core . after the sample was stored for thirty days in a biomimetic solution, the concentration of ions in the medium decreased, leading to the formation of calcium-phosphate particles on the sample's surface. the pores in the structure were identified as suitable sites for the formation of calcium-phosphate particles.
|
|
Keywords
|
titanium، porosity، spark plasma sintering، double layer structure، biological properties
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|