ساخت قطعات ايمپلنتي بيوكامپوزيت Ti-6AL-4V / HA-Zeolite نانو ساختار به روش آلياژسازي مكانيكي و متالورژي پودر و بررسي خواص مكانيكي

Construction of Implant Parts Bio-Composite Ti-6AL-4V / HA-Zeolite Nano-Structure by Mechanical Alloying and Powder Metallurgy and Study Mechanical Properties

قطعات ايمپلنتي تيتانيمي به علت سبكي و مقاومت به خوردگي در محيط هاي بيولوژيكي و همچنين دانسيته تقريبا نزديك به استخوان بدن كاربردهاي پزشكي خاصي دارند. هيدروكسي آپاتيت به دليل داشتن تركيبات مشابه با استخوان و ايجاد امكان رشد بافت به درون تخلخل ها، و زيوليت به علت حضور يون Si كه مي تواند به عنوان جوانه زني در آپاتيت سازي (استخوان سازي) عمل نمايد، به عنوان يك بيوسراميك زيست فعال مورد توجه است. هدف ازاين پژوهش بررسي شرايط آلياژ سازي مكانيكي آلياژ تيتانيم Ti-6Al-4V وتاثير درصد تركيب سراميكي (هيدروكسي آپاتيت-زيوليت با نسبت وزني 80 به 20 ) در بيوكامپوزيت Ti-6AL-4V/HA-Zeolite برروي خواص مكانيكي (استحكام مكانيكي و سختي) مي باشد. ابتدا آپاتيت طبيعي گرفته شده از استخوان ران گوساله را با پودرزيوليت نانو ساختار مخلوط نموده و به آلياژ تيتانيم كه به روش مكانيكي آلياژ شده با نسبت هاي وزني مختلف كامپوزيت و جهت متراكم سازي تحت عمليات حرارتي زينترينگ (?C 1300 به مدت 1 ساعت تحت گاز خنثي آرگون) قرار داده شد. جهت بررسي خواص مكانيكي، آزمون اندازه گيري استحكام فشاري سرد و ميكرو سختي ويكرز بر روي نمونه هاي متراكم شده انجام گرفت. از طرفي جهت بررسي ساختار فازي (XRD)و بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) انجام گرفت. بررسي نتايح نشان مي دهد كه بهترين خواص مكانيكي در نمونه كامپوزيتي تيتانيمي محتوي20% وزني تركيب سراميكي(HA-Zeolite) مشاهده گرديد. بنابراين اين كامپوزيت تيتانيمي مي تواند به عنوان يك كانديداي مناسب جهت مقاصد مهندسي پزشكي معرفي مي گردد.

Titanium and titanium alloys have been widely employed in industrial and biomedical applications because of their relatively low density, low modulus of elasticity, high specific strength, good biocompatibility and corrosion resistance. Among the various titanium alloys, Ti–6Al–4V is the most widely used titanium alloy due to its good comprehensive mechanical performance. In recent years, Nano crystalline (NC) and ultrafine-grained (UFG) titanium alloys were frequently used. The formation of NC or UFG structure increases its mechanical properties remarkably, which enable to make components much smaller and lighter. HA Hydroxyapatite (Co_10 ??(PO?_4)?_6 OH_2,HA), has been widely used for biomedical applications due to its bioactive, biocompatible and osteo-conductive properties. Zeolites are micro pores minerals with crystalline alumino-silicates hydrated structure, ?[Si_1-xAlxO_2]?_(X-2)m. H_2 O. The aim of this research is to an investigate the ceramic compounds, HA and zeolite, on mechanical properties of Ti–6Al–4V/HA-zeolite nano crystalline composite. At the first step, HA was derived from bovine bone by thermal decomposition at 1300?C for 1 hour. Then, HA powder mixed with zeolite Nano crystalline powder by ball milling for 0.5 h and then the powder mixed was composited with Ti–6Al–4V powder alloyed by the mechanical alloying process. XRD and SEM were performed to characterize the samples. According to the results, the optimum mechanical properties achieved in the sample containing 20 wt. % HA-zeolite compound.