عنوان پایان‌نامه
تهیه کامپوزیت منیزیوم - نانوهیدروکسی آپاتیت به روش متالورژی پودر و بررسی مقاومت به خوردگی و مکانیکی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1164;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66479
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- نسیم کاوسی
- استاد راهنما
- محسن صارمی, رضا نادری محمودی
- چکیده
- در این پژوهش، پودر هیدروکسی آپاتیت در مقیاس میکرو و نانو به روش رسوب‌گیری شیمیایی، سنتز شد. کامپوزیت‌های زمینه فلزی منیزیم- هیدروکسی آپاتیت به روش متالورژی پودر، از پودرهای منیزیم خالص و هیدروکسی آپاتیت سنتز شده، تولید شدند. تأثیر اندازه دانه و میزان هیدروکسی آپاتیت بر میکرو ساختار، رفتار خوردگی در محلول شبیه‌سازی‌شده بدن و رفتار مکانیکی بررسی شد. به‌طورکلی در حضور هیدروکسی آپاتیت رفتار مکانیکی و رفتار خوردگی بهبود می‌یابند و این ویژگی‌ها در حالت استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانو بهتر از هیدروکسی آپاتیت میکرو بودند. ابتدا پودرهای سنتز شده و کامپوزیت‌های تولیدی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی موردبررسی قرار گرفتند. چگالی کامپوزیت‌ها با روش غوطه‌وری ارشمیدس اندازه‌گیری شد، چگالی بیشینه به 96 درصد چگالی تئوری رسیده بود. سپس رفتار مکانیکی آن‌ها به کمک آزمون‌های میکرو سختی و پانچ برشی به‌منظور مشخص کردن حالت بهینه انجام شد. دلیل افزایش پارامترهای مکانیکی بعد از استفاده از هیدروکسی آپاتیت، استحکام مرزدانه ها و سخت شدن حرکت نابجایی‌ها اعلام گردیده است. رفتار خوردگی کامپوزیت‌ها توسط آزمون پلاریزاسیون، امپدانس الکتروشیمیایی و غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی‌شده بدن موردبررسی قرار گرفت. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از محصولات خوردگی و نتایج آزمون‌ها دلیل بهبود رفتار خوردگی تشکیل لایه‌ی هیدروکسی آپاتیت بر روی کامپوزیت‌ها بعد از قرارگیری در محلول گزارش شد. کامپوزیت منیزیم با 3 درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت نانو با بهبود توأم رفتار خوردگی و مکانیکی به‌عنوان نمونه با رفتار بهینه معرفی شد. کلمات کلیدی: منیزیم؛ هیدروکسی آپاتیت؛ متالورژی پودر؛ کامپوزیت زمینه فلزی؛ رفتار مکانیکی؛ رفتار خوردگی.
- Abstract
- In this work, Hydroxyapatite powder was synthesized in micro and nano scale, using wet chemical precipitation method. Magnesium-Hydroxyapatite composites were prepared by pure Magnesium and synthesized hydroxyapatite powders employing powder metallurgy method. The effect of particle size and Hydroxyapatite concentration on microstructure, corrosion behavior in simulated body fluid and mechanical behavior of composites were investigated. In the presence of Hydroxyapatite, a significant improvement was seen in the mechanical and corrosion properties. The mechanical and corrosion properties were better in the nano-scale composites than the micro scale. The composition of synthesized powders and the microstructure of composites were investigated by Scanning Electron Microscopy. Relative density was measured based on the Archimedes principals, and the maximum density reached to 96% of theoretical density. Micro-hardness and shear-punch tests were used to obtain mechanical parameters. The reason for mechanical behavior improvement after addition of hydroxyapatite was reported to be more strength fragments boundaries and impeding the dislocation movements. Corrosion behavior was studied using polarization, electrochemical impedance spectroscopy and immersion tests in simulated body fluid. According to Scanning Electron Microscopy images of corrosion products and other results, formation of Hydroxyapatite on the composites surface in the solution was considered to be responsible for improving corrosion behavior. The composite with 3 wt. % nano-Hydroxyapatite showed optimum mechanical properties together with corrosion properties. Keywords: Magnesium; Hydroxyapatite; Powder metallurgy; Metal matrix composite; Corrosion properties; Mechanical properties.
