تحکیم پودرهای تیتانیم-منیزیم به روش تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید کاشتنی‌های دندان - دانشکده فنی و مهندسی
تحکیم پودرهای تیتانیم-منیزیم به روش تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید کاشتنی‌های دندان
نوع: Type: رساله
مقطع: Segment: دکتری
عنوان: Title: تحکیم پودرهای تیتانیم-منیزیم به روش تغییر شکل پلاستیک شدید برای تولید کاشتنی‌های دندان
ارائه دهنده: Provider: الناز قره‌داغی - مهندسی مکانیک
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر فرامرز فرشته صنیعی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر لقمان رضائی صوفی و دکتر عباس فرمانی
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علی علوی‌نیا، دکتر محمد بخشی جویباری، دکتر یوسف مظاهری رودبالی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 18 - 1404/9/4
مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر
چکیده: Abstract: در این پژوهش، از روش اکستروژن انبساطی چرخه‌ای (CEE) به‌عنوان یکی از روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید با ساختاری نسبتاً ساده و کارآمد استفاده شد. هدف اصلی این تحقیق، تثبیت پودرهای تیتانیم–منیزیم و تولید میله‌های کاشتنی نیمه‌زیست‌تخریب‌پذیر با خواص مکانیکی و زیستی مطلوب بوده است. این فرآیند به دو شکل مختلف بر روی پودرها اعمال شد. روش اول: فرآیند بر روی پودرهای آزاد و روش دوم: فرآیند بر روی پودرهای پیش‌فشرده شده به روش فشرده‌سازی ایزواستاتیک سرد. این دو روش با هدف بررسی تأثیر پیش‌فشردگی بر ویژگی‌های نهایی میله‌های تولیدی مورد مقایسه قرار گرفتند. پودرهای تیتانیم با نسبت 17 درصد حجمی منیزیم ترکیب و سپس در دمای 400 درجه سانتی‌گراد تحت فرآیند CEE قرار گرفتند. در این تحقیق، تأثیر سرعت کوبه و تعداد عبورهای فرآیند CEE بر چگالی، خواص مکانیکی (از جمله مقاومت فشاری، سختی و ضریب کشسانی)، ریزساختار و رفتار خوردگی نمونه‌های تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد عبورها، چگالی افزایش و میزان تخلخل کاهش یافته و در نهایت منجر به بهبود سختی و استحکام مکانیکی محصول نهایی گردیده است. این اثر در نمونه‌های حاصل از پودرهای آزاد محسوس‌تر بود. مقادیر مقاومت فشاری نهایی کامپوزیت‌های تولیدشده در این پژوهش در بازه‌ای بین 354 تا 712 مگاپاسکال قرار داشت. برخی از نمونه‌ها نشان‌دهنده‌ی افزایش استحکام تا حدود 30 درصد نسبت به تیتانیم گرید 4 بودند. این مقادیر از نظر مقاومت فشاری، قابل مقایسه با محدوده‌ی مقاومت استخوان طبیعی انسان بوده و حاکی از پتانسیل بالای این کامپوزیت‌ها برای کاربردهای زیست‌پزشکی، به‌ویژه در ساخت کاشتنی‌های استخوانی است. به‌علاوه افزودن منیزیم منجر به کاهش ضریب کشسانی کامپوزیت به میزان 20 تا 40 درصد (بسته به شرایط فرآیند) شد، که این ویژگی برای کاهش پدیده «اثر سپر تنشی» در بافت استخوان بسیار مطلوب است. بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که منیزیم به‌صورت یکنواخت در زمینه تیتانیم توزیع شده و هیچ‌گونه فاز بین‌فلزی ناخواسته تشکیل نشده است. این موضوع، کامپوزیت تیتانیم–منیزیم را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای بیومکانیکی تبدیل می‌کند. نتایج آزمون‌های خوردگی حاکی از برتری مقاومت به خوردگی نمونه‌های تهیه‌شده از طریق روش CEE در مقایسه با نمونه‌های تولیدشده به روش‌های دیگر است. علاوه بر این، با افزایش تعداد عبورها در فرآیند CEE، مقاومت به خوردگی نمونه‌های کاشتنی به طور معناداری ارتقا می‌یابد. تحلیل‌های آماری نیز بر تأثیر برجسته‌تر تعداد عبورهای فرآیند CEE نسبت به سرعت کوبه بر خواص مکانیکی و فیزیکی نمونه‌ها تأکید دارند. در مجموع، نتایج این پژوهش بیانگر آن است که با بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند CEE می‌توان خواص مکانیکی و ساختاری کاشتنی‌های کامپوزیتی تیتانیم–منیزیم را به‌گونه‌ای تنظیم کرد که نیازهای خاص کاربردهای پزشکی را برآورده سازند. این تحقیق، پتانسیل بالای فرآیند CEE را در تولید کاشتنی‌های با خواص مطلوب، زیست‌سازگار و قابل تنظیم از دیدگاه عملکرد مکانیکی و زیستی نشان می‌دهد.
فایل: ّFile: تنزيل فایل