20070

321 گلپايگان

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

76ص.:مصور، جدول، نمودار

1403/11/01

كتابنامه

مهندسي مواد

فني مهندسي گلپايگان

1403/11/01

330

چكيده در بين مواد فلزي، تيتانيوم و آلياژهاي آن به عنوان مناسب‌ترين مواد براي كاربردهاي زيستي استفاده مي‌شوند كه به خاطر خواص آن هم چون زيست سازگاري، راحتي تغيير شكل، مقاومت به خوردگي عالي و مدول الاستيك پايين آن‌ها مي‌باشد. در بين آلياژهاي تيتانيوم، آلياژ Ti-6Al-4V به عنوان مهم‌ترين و پرمصرف‌ترين آلياژ شناخته شده است. اخيراً محققين نشان داده‌اند كه آلومينيوم و واناديوم باعث ايجاد مشكلاتي هم چون اختلالات عصبي و واكنش‌هاي آلرژيك مي‌گردد. بدين جهت امروزه به دنبال جايگزيني براي آلياژ Ti-6Al-4V مي‌باشند كه عاري از عناصر آلومينيوم و واناديوم باشند. در اين پژوهش هشت آلياژ تيتانيوم بدون آلومينيوم و واناديوم و با موليبدن و منگنز و همچنين آهن مورد بررسي قرار گرفت. آلياژهاي توليد شده به صورت نانو ذرات بوده و به روش آلياژسازي مكانيكي توليد شده¬اند. خواص مكانيكي و زيستي هر يك از آلياژها بررسي و امكان استفاده از آن‌ها به عنوان جايگزين استخوان متراكم و متخلخل آسيب ديده مشخص گرديد. نمونه‌هاي متراكم به روش SPS و نمونه‌هاي متخلخل با استفاده از روش متالورژي پودر و به كارگيري بي‌كربنات آمونيوم به عنوان فاصله گذار توليد گرديد. منابع نشان داد كه تمامي آلياژها از نظر مكانيكي، مناسب توليد داربست متخلخل بودند در حالي كه در بعضي از نمونه‌هاي SPS مشكل استحكام بالا وجود داشت. از لحاظ چسبندگي همه نمونه‌ها مناسب بودند، در حالي كه آزمون MTT نشان داد كه وجود عنصر آهن در آلياژ مي‌تواند باعث زنده‌ماني و تكثير بيشتر سلول‌ها شود. در نهايت مشخص گرديد كه نمونه Ti-15Mo-5Mn-1.5Fe بهترين نمونه از نظر مكانيكي و زيستي مي‌باشد. همچنين اين آلياژ كمترين نرخ خوردگي در محلول PBS (μm/Y 55/1) را داشته و نتايج MTT نشان داد كه پس از 7 روز زنده‌ماني سلول به 12/115 درصد رسيد.

Abstract Among the metals and alloys, titanium and its alloys are used as the most suitable materials for biological applications because of their properties such as biocompatibility, ease of deformation, excellent corrosion resistance and low elastic modulus. Among titanium alloys, Ti-6Al-4V alloy is known as the most important and widely used alloy. Recently, researchers have shown that aluminum and vanadium cause problems such as nervous disorders and allergic reactions. Therefore, today they are looking for a replacement for Ti-6Al-4V alloy that is free of aluminum and vanadium elements. In this research, eight titanium alloys without aluminum and vanadium and with molybdenium and manganese as well as iron were investigated. The synthesized nanosized particle alloys were prepared by mechanical alloying method. The mechanical and biological properties of each of the alloys are investigated and the possibility of using them as a substitute for damaged dense and porous bone is determined. Dense samples were produced by SPS method and porous samples were produced using powder metallurgy method and using ammonium bicarbonate as space holder. The sources showed that all the alloys were mechanically suitable for the production of porous scaffolds, while there was a problem of high strength in some of the SPS samples. In terms of cell adhesion, all the samples were suitable, while the MTT test showed that the presence of iron element in the alloy can increase the survival and proliferation of cells. Finally, it was found that the Ti-15Mo-5Mn-1.5Fe sample is the best sample from the mechanical and biological point of view. Also, this alloy has the lowest corrosion rate in PBS solution (1.55 μm/Y ) and MTT reached 115.12%.

تقي اصفهاني , محمدحسين عنايتي

رضا اميني نجف آبادي