به نام یکتا خالق بی همتا
پایان نامه کامل کارشناسی و کارشناسی ارشد فنی مهندسی با موضوع "پوشش‌دهی سرامیک ZrO2 و کامپوزیتZrO2 HA-با تکنولوژی پلاسمای الکترولیتی کاتدی(PET) بر روی فولاد ضد زنگ 316L و Ti و بررسی زیست‌سازگاری آن" با فرمت word در 110 صفحه
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 110 صفحه
چکیده
پوشش‌دهی سرامیک zro2 و کامپوزیت HA-zro2با تکنولوژی پلاسمای الکترولیتی کاتدی(PET) بر روی فولاد ضد زنگ 316L و Ti و بررسی زیست‌سازگاری آن در محلول رینگر و بزاق مصنوعی
به کوشش
هدف از انجام این تحقیق ایجاد پوشش سرامیکی زیرکونیا و پوشش سرامیکی- کامپوزیتی، زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم، به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی و بررسی زیست سازگاری آن در محلول رینگر و بزاق مصنوعی میباشد. حمام الکترولیت با استفاده از محلول (g/lit6) kz ZrF6 در آب ساخته شد. بررسی ساختار و ترکیب پوشش‌های ایجاد شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه XRD انجام گردید که نتایج حاکی از تشکیل سرامیک زیرکونیا و همچنین کامپوزیت سرامیکی زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بود. نتایج آزمایش خوردگی با روش ولتامتری سیکلی نشان داد که تغیرات ترکیبی در سطح باعث بهبود خواص خوردگی در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی می شود. همچنین مقاومت به سایش و ضریب اصطکاک نمونه ها با استفاده از دستگاه پین روی صفحه مورد بررسی قرار گرفت. سختی و زبری نمونه ها نیز اندازه‌گیری شد. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که تغییر مورفولوژی سطحی باعث بهبود خواص سایشی و بالارفتن سختی و زبری سطح می گردد. در پایان نتایج تست‌های خوردگی و سایش در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی برای دوزیرلایه تیتانیوم و فولاد ضدزنگ 316ال مورد مقایسه قرار گرفت و این نتیجه حاصل شد که فولاد ضد زنگ 316ال می‌تواند جایگزین مناسبی برای ایمپلنت‌های تیتانیومی باشد.
واژگان کلیدی: زیرکونیا، هیدروکسی آپاتیت، فولاد ضد زنگ 316ال، تیتانیوم، فرآیند پلاسمای الکترولیتی کاتدی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده
فصل اول:کلیات
1-مقدمه ............................................................... 2
فصل دوم :تئوری
2-1- کاشتنی‌های فلزی و آلیاژی.................................. 7
2-2- بیوسرامیک‌ها................................................... 9
2-3- تاریخچه و گسترۀ بیوسرامیک‌ها............................... 10
2-4- معرفی زیرکونیا................................................ 14
2-4-1- خواص ریزساختاری زیرکونیا ............................... 19
2-4-2- ترکیب و خواص زیرکونیا ............................................. 16
2-4-3- سازگاری زیستی زیرکونیا ................................................. 17
2-4-4- کاربرد زیرکونیا در پزشکی .................................................. 18
2-4-5- پوشش زیرکونیا برای کاشتنی بدن ...................................... 20
2-5- معرفی هیدروکسی آپاتیت ............................................... 23
2-5-2- خواص هیدروکسی آپاتیت ............................................... 24
2-5-3- کاربرد هیدروکسی آپاتیت در پزشکی.................................. 26
2-5-4- تهیه هیدروکسی آپاتیت .................................................. 27
2-6-1- پوشش‌دهی به روش پاشش پلاسمایی........................................ 28
2-6-2- پوشش‌دهی به روش رسوب دهی الکتریکی تعلیقی ........................... 28
2-6-3- پوشش‌دهی به روش فشردن گرم(HIP)........................... 29
عنوان صفحه
2-6-4- پوشش‌دهی به روش پراکنش پرتویونی و پراکنش فرکانس رادیویی................... 29
2-6-5- پوشش‌دهی به روش پاشش پرسرعت سوخت اکسیژن ......................................... 29
2-6-6-پوشش‌دهی به روش سل-ژل................................................... 30
2-7- عملیات پوشش‌دهی پلاسمایی الکترولیتی ......................................... 30
2-7-1- تاریخچه ............................................................. 30
2-7-2- اصول فیزیکی و شیمیایی الکترولیزپلاسمایی.......................................... 31
2-7-3- خصوصیات جریان- ولتاژ....................................................................... 33
2-7-4- مکانیزمهای فرآیند EPT........................................................................... 35
فصل سوم:روش تحقیق
3-1- تجهیزات و مواد مصرفی مورد نیاز ............................. 39
3-2- آماده‌سازی نمونه‌ها............................................ 39
3-3- تهیه هیدروکسی آپاتیت ......................................... 40
3-4- عملیات پوشش‌دهی به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET)........................ 40
3-5-تست ها و آنالیزهای پس از پوشش دهی................................. 43
3-5-1- بررسی مورفولوژی و ریز ساختارها ......................................... 43
3-5-2- تست سایش ......................................................... 43
3-5-3-تست ریز سختی...................................................... 44
3-5-4- تست زبری ................................................... 45
3-5-5- بررسی رفتار خوردگی ............................................... 45
عنوان صفحه
فصل چهارم: :بحث و نتیجه‌گیری
4-1- بهینه سازی محلول الکترولیت ..................................................... 49
4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش Zro2......... 51
4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش zro2-HA 52
4-4-بررسیهای ریزساختار و مورفولوژی سطح............................................. 54
4-4-1-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا. 54
4-4-2- بررسی ریزساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا............ 56
4-4-3-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 59
4-4-4- بررسی ریز ساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا-
هیدروکسی آپاتیت .......................................... 62
4-5-خواص مکانیکی ......................... 65
4-5-1- سختی سطح ..................................... 65
4-5-2-زبری .............................................. 66
4-6-خواص سایشی و اصطحکاک.................................. 67
4-6-1- خواص سایشی و اصطحکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا در
هوا.................................................... 67
4-6-2- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا در هوا............................. 70
4-6-3- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر .................................................................. 73
4-6-4- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر 78
عنوان صفحه
4-6-5- مقایسه بین فولاد ضد زنگ 316 ال تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 83
4-6-6- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی 84
4-6-7- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی................................. 86
4-6-8- مقایسه بین فولاد ضدزنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی
آپاتیت .......................... 90
4-7-بررسی رفتار خوردگی................................. 90
4-7-1- بررسی خوردگی در نمونه های فولاد ضد زنگ 316 ال بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ............................................... 90
4-7-2- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ............................................. 91
4-7-3- مقایسه خوردگی نمونه‌های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیرکونیا با نمونه فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر............................................... 92
4-7-4- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم و فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی................................... 93
فصل پنجم:نتیجه‌گیری
5-1-نتیجه‌گیری............................................. 95
5-2-پیشنهادات........................................... 96
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316ال............................... 2
جدول2-1- انواع تماس بافت و بیوسرامیک‌ها........................ 12
جدول2-2- نتایج ارزیابی بیولوژیکی زیرکونیا................. 17
جدول 2-3- تأثیر نوع بیوماده بر نوع پیوند فصل مشترک ماده استخوان ........................ 25
جدول2-4- مقایسه خواص بیومواد مختلف................................ 25
جدول3- 1-ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316ال (درصد وزنی).................................... 39
جدول3-2-ترکیب شیمیایی تیتانیوم خالص تجاری گرید دو (درصد وزنی)..................... 39
جدول 3-3-ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت (درصد وزنی)............................................... 41
جدول3-4-ترکیب شیمیایی محیط مشابه بدن- محلول رینگر (درصد وزنی).................. 47
جدول3-5- ترکیب شیمیایی محیط مشابه دهان- محلول بزاق مصنوعی......................... 47
جدول 4-1- بیشترین ولتاژ و ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت......................................... 49
جدول 4-2- بیشترین ولتاژ و ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت......................................... 49
جدول 4-3- بیشترین ولتاژ و ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت......................................... 50
جدول 4-4- بیشترین ولتاژ و ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت......................................... 50
فهرست اشکال
شکل 2-1- ساختار بلوری هیدروکسی آپاتیت................... 24
شکل 2-3-منحنی مشخصه جریان-ولتاژ نمونه برای فرآیند هایEPT در روش کاتدی33
شکل 2-4- تصویر شماتیک از مکانیزمهای تولیدی در فرآیند EPT................................. 37
شکل 3-1- منبع تغذیه سه فاز تولید کننده ولتاژ.................................. 42
شکل 3-2-تشکیل پلاسمای پایدار به رنگ نارنجی روشن...................................................... 42
شکل 3-3- دستگاه تست سایش پین روی دیسک چرخان................................................... 43
شکل 3-4- دستگاه تست ریز سخت ............................ 45
شکل 3-5- دستگاه زبری سنج................................................... 45
شکل 3-6- دستگاه پتانسیواستات ............................. 46
شکل 3-7- سلول پلاریزاسیون و الکترودها...................... 46
شکل4-1-نمودار خصوصیت جریان- ولتاژ برای عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی... 52
شکل4-2- تصویر SEM از مورفولوژی سطح نمونه پوشش داده شده (پوشش زیرکونیا)
به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی الف) بر روی فولاد ضد زنگ 316 ال ب) بر روی تیتانیوم 55
شکل4-3-تصویر SEMاز سطح مقطع نمونه های پوشش داده شده (پوشش زیرکونیا) الف) بر روی فولاد ضد زنگ 316 ال و ب) بر روی تیتانیوم............................................................ 57
شکل4-4-نمودار XRD پوشش زیرکونیا بر روی الف) فولاد 316 ال و ب) تیتانیوم.. 58
شکل4-5- تصویر SEM از مورفولوژی سطح نمونه پوشش داده شده (پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت) به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی الف وب) بر روی فولاد 316 ال ج و د) بر روی تیتانیوم....................... 61
شکل4-6-تصویر SEMاز سطح مقطع نمونه های پوشش داده شده (پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت) الف) بر روی فولاد ضد زنگ 316 ال و ب) بر روی تیتانیوم............................................ 63
شکل4-7-نمودار XRD پوشش زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت بر روی الف) فولاد 316 ال و ب) تیتانیوم 64
شکل4-8- .نمودار ستونی مربوط به زبری نمونه فولاد ضد زنگ 316 ال بدون پوشش با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت.................................................... 66
شکل4-9- .نمودار ستونی مربوط به زبری تیتانیوم بدون پوشش با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 67
شکل4-10- تصاویرSEM از مکانیزم سایش در هوا در الف) فولاد ضد زنگ 316 ال و
ب) فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا............................................. 69
شکل4-11- تصویر SEMاز پر شدن فرورفتگی های سطح فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیاتوسط ذرات سایشی پس از انجام تست سایش....................................... 69
شکل4-12- نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در هوا
الف) فولاد ضد زنگ 316 ال و ب) فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا.............. 70
شکل4-13- تصاویرSEM از مکانیزم سایش در هوا در الف) تیتانیوم و ب) تیتانیوم با پوشش زیرکونیا 72
شکل4-14.نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در هوا
الف) تیتانیوم و ب) تیتانیوم با پوشش زیرکونیا.................... 73
شکل4-15- تصاویرSEM از مکانیزم سایش درمحلول رینگر الف) الف) فولاد ضد زنگ 316 ال ب و ج) فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا د و ه) فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت 76
شکل4-16-. نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در محلول رینگر الف) فولادضد زنگ 316 ال ب) فولادضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا و ج) فولادضد زنگ 316 ال با پوشش زیر کونیا-هیدروکسی آپاتیت 77
شکل4-17- تصاویرSEM از مکانیزم سایش درمحلول رینگر الف و ب) تیتانیوم ج
و د) تیتانیوم با پوشش زیرکونیا ه و و)تیتانیوم با پوشش زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت 81
شکل4-18-. نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در محلول رینگر الف) تیتانیوم ب) تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و ج) تیتانیوم با پوشش زیر کونیا-هیدروکسی آپاتیت............................... 83
شکل4-19- تصاویرSEM از مکانیزم سایش فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت درمحلول بزاق مصنوعی........................................................... 85
شکل4-20-. نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در محلول بزاق مصنوعی برای نمونه فولادضد زنگ 316 ال با پوشش زیر کونیا-هیدروکسی آپاتیت86.............
شکل4-21- تصاویرSEM از مکانیزم سایش درمحلول بزاق مصنوعی الف و ب) تیتانیوم ج ود) تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت................................... 88
شکل4-22-. نمودار ضریب اصطکاک بر حسب مسافت طی شده در تست سایش در محلول بزاق مصنوعی الف) تیتانیوم و ب) تیتانیوم با پوشش زیر کونیا-هیدروکسی آپاتیت......... 89
شکل4-23-رفتار خوردگی در محلول رینگر برای نمونه های فولادضد زنگ 316 ال بدون پوشش با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت.................................. 91
شکل4-24-رفتار خوردگی در محلول رینگر برای نمونه های تیتانیوم بدون پوشش با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت.............................................. 92
شکل4-25-رفتار خوردگی در محلول رینگر برای نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیر کونیا و نمونه فولاد ضد زنگ316ال با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت........................... 92
شکل4-26-رفتار خوردگی در محلول بزاق مصنوعی برای نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیر کونیا -هیدروکسی آپاتیت و نمونه فولاد ضد زنگ316ال با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت................... 93
فصل اول
کلیات
مقدمه
واژه و اصطلاح بسیار نزدیک و مرتبطی که برای درک اهداف علم مواد زیستی- پزشکی مهم است و به فهم تعریف بیومواد کمک می‌کند سازگاری زیستی است[1] است. بر طبق تعریف ویلیامز، سازگاری زیستی یا زیست سازگاری عبارت است از: توانایی یک ماده برای ایفای نقش در یک کاربرد ویژه و اجرای یک وظیفه خاص به گونه‌ای که توام با دریافت پاسخ صحیح و مناسب از طرف بافت میزبان باشد و .............................................
متن کامل این پایان نامه را در 110 صفحه به طورکامل می توانید پس از تکمیل خرید با فرمت ورد که قابل ویرایش است در اختیار داشته باشید
پایان نامه کامل با موضوع "پوشش‌دهی سرامیک ZrO2 و کامپوزیتZrO2 HA-با تکنولوژی پلاسمای الکترولیتی کاتدی(PET)"با فرمت word
در این مقاله ی کاربردی با فرمت Pdf بررسی تاثیر ZrSiO بر شیشه سرامیک مورد بررسی قرار گرفته است
