بررسی رفتار سایشی پوشش بورایدی روی کاشتنی تیتانیوم در محیط شبیه ساز بدن

بررسی رفتار سایشی پوشش بورایدی روی کاشتنی تیتانیوم در محیط شبیه ساز بدن


بررسی رفتار سایشی پوشش بورایدی روی کاشتنی تیتانیوم در محیط شبیه ساز بدن

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی رفتار سایشی پوشش بورایدی روی کاشتنی تیتانیوم در محیط شبیه ساز بدن

ارائه دهنده: Provider: سمیرا رضایی مقدمیان - رشته مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر حمید اصفهانی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر میثم نوری

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر حسن علم خواه - دکتر محسن شیخی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 10/ 7 / 1401 ساعت 16 تا 18

مکان ارائه: Place of presentation: دانشکده فنی مهندسی

چکیده: Abstract: یکی از کاربردهای گسترده تیتانیوم و آلیاژهای آن در مصارف پزشکی، استفاده به عنوان کاشتنی است. تیتانیوم و آلیاژهای آن برای کاربردهای زیست¬پزشکی ویژگی¬های مقبول ذاتی فراوانی دارند. با این وجود از لحاظ رفتارهای سطحی و تریبولوژی دچار ضعف هستند. در این پژوهش، با ایجاد پوشش محافظ بورایدی روی تیتانیوم خالص تجاری، به بررسی رفتار سایشی این پوشش در محلولی با غلظت یونی نسبتاً مشابه با پلاسما خون که تحت شرایط دمایی و pH فیزیولوژیکی بدن است (SBF)، پرداخته شد. بدین منظور، فرآیند بوردهی به روش پک سمانتاسیون در دو دمای مختلف (950 و 1050 درجه سلسیوس) و مدت زمان ثابت (1 ساعت) انجام شد. به¬منظور شناسایی فازهای تشکیل شده از آزمون‌ پراش پرتو ایکس (XRD) و جهت بررسی ریزساختار، مورفولوژی و ضخامت لایه¬های بوراید از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بر روی نمونه‌های پوشش‌دهی شده استفاده شد. نتایج حاصل از XRD و SEM به¬خوبی نشان دهنده‌ی تشکیل لایه بورایدی از ویسکرهایTiB و لایه متراکم از فاز TiB2 بر روی سطح تیتانیوم خالص تجاری در دمای 950 و 1050 درجه سلسیوس بود. آزمون‌های زبری‌سنجی، سختی‌سنجی و ترشوندگی جهت ارزیابی خواص سطح نمونه¬ها به ¬عمل آمد. همچنین به¬منظور بررسی اثر نوع پوشش بورایدی بر رفتار تریبولوژی آن، ابتدا به طراحی آزمایش به کمک مدل¬سازی سطح پاسخ به روش باکس-بنکن، توسط نرم¬افزار Design-Expert پرداخته شد. سپس آزمون سایش پین بر روی دیسک در شرایط‌ مختلف در دو محیط خشک (هوا) و تر (SBF) انجام شد. همچنین ساختار میکروسکوپی و آنالیز فازی از سطح سایش و ذرات سایش هر یک از نمونه‌های پوشش¬دهی شده بررسی شد و سپس نتایج با نمونه تیتانیوم خالص مقایسه شد. بررسی نتایج نشان داد که با ایجاد پوشش بورایدی روی تیتانیوم خالص نه¬تنها منجر به سخت شدن سطح می¬شود بلکه سبب افزایش مقاومت به سایش و کاهش اصطکاک در شرایط تحت بار می¬شود. همچین میزان رهایش فلزات به محلول شبیه¬سازی شده بدن توسط آنالیز طیف¬سنجی جرمی پلاسمای جفت¬شده القایی (ICP) بررسی شد و نتایج نشان داد که میزان رهایش فلز تیتانیوم بسیار اندک بود. با توجه به نتایج این پژوهش، تیتانیوم با پوشش بورایدی باعث بهبود چشم¬گیر رفتار تریبولوژی سطح آن در محیط شبیه¬ساز بدن می¬شود که کاربرد بیولوژیکی آن را توسعه می¬دهد

فایل: ّFile: