۴۷۵۵پ
فارسی
امکان سنجی تشکیل بلورهای هیدروکسی آپاتیت روی آلیاژ Ti-10Mo-X nanoTi به روش غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده مایعات بدن
[پایان نامه]
امیر جوادپور
صنعتی سهند
۱۴۰۱
۱۱۹ص.
مصور، جدول، نمودار
CD
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد- خوردگی و حفاظت از مواد
۱۴۰۱/۰۶/۰۱
در این تحقیق نیز با هدف القای فعالیت زیستی به آلیاژ (wt.% 20 و 15، 10، 5، 0=X) Ti-10Mo-X nanoTi ساخته شده به روش تف‌جوشی قوس پلاسما (SPS) تاثیر عملیات‌های مختلف سطحی از جمله عملیات قلیایی، قلیایی-حرارتی، قلیایی-پیرسازی در آب مقطر و قلیایی-CaCl2-حرارتی بررسی شد. تغییرات سطح با میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) مطالعه شد. آنالیز فازی با پراش اشعه ایکس (XRD) و آنالیز عنصری با طیف‌سنجی انرژی اشعه ایکس (EDS) انجام گرفت و رفتار الکتروشیمیایی با آزمون‌های پلاریزاسیون و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) بررسی شد. نتایج آزمون‌ها نشان دادند که آلیاژهای مورد مطالعه دوفازی آلفا/بتا بوده و متناسب با افزایش میزان نانو ذرات تیتانیوم استفاده شده در ساختشان، نسبت حجمی فاز آلفا به بتا و تعداد حفرات افزایش یافته و قطرشان به بیشتر از 100 میکرومتر می‌رسد. مقاومت به خوردگی در آلیاژهای دارای 20، 10، 5، 15 و 0 درصد وزنی نانو ذره تیتانیوم به ترتیب افزایش می‌یابد و پتانسیل خوردگی (Ecorr) در آلیاژهای دارای حفرات بیشتر (آلیاژهای دارای 15 و 20 درصد وزنی نانو ذرات تیتانیوم) حدود mV 170 کمتر (کاتدی‌تر) از دیگر آلیاژهاست. مکانیزم خوردگی این آلیاژها در محلول رینگر، خوردگی موضعی و حفره‌دار شدن تعیین شد. هر چند عملیات‌های سطحی نام برده به دلیل زبری ناکافی سطح و عدم تشکیل گسترده‌ی فاز مطلوب سدیم تیتانات (Na2TiO3)، القای فعالیت زیستی به سطح آلیاژهای مورد مطالعه موفق نبود ولی بررسی رفتار الکتروشیمایی نمونه‌های عملیات قلیایی شده نشان داد که این عملیات روی مقاومت به خوردگی تاثیر چندانی ندارد. طی این عملیات Ecorr آلیاژ بدون نانو ذره تیتانیوم از mV 333- به mV 62- کاهش یافت و چگالی جریان خوردگی آن افزایش یافت. همچنین رویین شدن نمونه‌ها با سرعت بیشتری رخ داد. الگوی XRD نمونه‌های عملیات سطحی شده بیانگر وجود فازهای استوکیومتری و غیراستوکیومتری سدیم تیتانات و سدیم مولیبدات بود. ساختار شبکه‌ای متخلخل فازهای مذکور در تصاویر SEM و FE-SEM مشاهده شد. بررسی‌ها نشان داد که این ساختار نسبتا پایدار و بدون ترک، متاثر از ترکیب شیمیایی سطح است و با افزایش مقدار مولیبدن حل شده در دانه‌های بتای تیتانیوم، می‌تواند کامل‌تر و با عمق زیاد تشکیل شود.
In this research, with the aim of inducing bioactivity to the Ti-10Mo-X nanoTi alloy (X= 0, 5, 10, 15 & 20 wt.%) made by spark plasma sintering (SPS) method, the effect of different surface treatments including alkali treatment , alkali-heat treatment, alkali-aging in distilled water and alkali-CaCl2-heat treatment were investigated. Surface changes were studied by optical microscope (OM), atomic force microscope (AFM), scanning electron microscope (SEM) and field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Phase analysis was performed by X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and elemental analysis by X-ray energy diffraction spectroscopy (EDS), and electrochemical behavior was determined by polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results of the tests showed that the studied alloys are binary alpha/beta and related to the increase of titanium nano particles concentration, the volume ratio of alpha to beta phase and the value and diameter of the pores in the product increased up to more than 100 micrometers. Corrosion resistance increases in alloys with 20, 10, 5, 15 and 0 wt.% nanoTi, respectively, and the corrosion potential (Ecorr) of alloys with more pores (alloys with 15 and 20 wt.% nanoTi) is about 170 mV less (more cathodic) than other alloys. The corrosion mechanism of these alloys in Ringer's solution were determined local corrosion and pitting. Although the mentioned surface treatments were not successful in inducing bioactivity to the surface of the studied alloys due to the insufficient surface roughness and the lack of widespread formation of the desired sodium titanate (Na2TiO3) phase, but the investigation of the electrochemical behavior of the alkali treated samples indicated an insignificant effect of corrosion resistance. During this treatment, The Ecorr of Titanium nano particle-free alloy decreased from -333 mV to -62 mV, and its corrosion current density (Icorr) increased. Also, the passivation of the samples occurred at a faster rate. The XRD pattern of surface treatment samples showed the presence of stoichiometric and non-stoichiometric phases of sodium titanate and sodium molybdate. The porous network structure of the mentioned phases was observed in SEM and FE-SEM images. Investigations showed that this stable and crack-free structure is affected by the chemical composition of the surface, and by increasing the amount of molybdenum dissolved in beta titanium grains, it can be formed more completely and deeply.
Feasibility study of formation of hydroxyapatite crystals onTi-10Mo-X nanoTi alloy by immersion in simulated body fluid (SBF)
آلیاژ X nanoTi-Mo10-Ti
متالورژی پودر
عملیات اصلاح سطحی
زیست‌فعالی
خوردگی
آلیاژ X nanoTi-Mo10-Ti، متالورژی پودر، عملیات اصلاح سطحی، زیست‌فعالی، خوردگی
Ti-10Mo-X nanoTi alloys; Powder metallurgy; surface modification treatment; Bioactivity; corrosion
جوادپور، امیر
آزادبه
اجاقی ایلخچی
اطمینان‌فر
، مازیار
، مهدی
، محمدرضا
، ۱۳۵۲ -
، ۱۳۶۳ -
استاد راهنما
استاد راهنما
استاد مشاور
صنعتی سهند
ایران
دانشگاه صنعتی سهند
20230129
مواد، ۷۰۷۱۳، ۱۴۰۱
p
TF
92029
a
Y
