عنوان پایان‌نامه
بررسی خوردگی تنشی آلیاژ منیزیم با اعمال پوشش نانو هیدروکسی اپتالیت در محیط شبیه سازی شده بدن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1111;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63784
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- شیوا مهاجرنیا
- استاد راهنما
- محسن صارمی
- چکیده
- اخیرا تحقیقات زیادی برای به کارگیری آلیاژهای منیزیم در محیط بدن انجام شده است. از محدودیت‌های به کارگیری این آلیاژها در محیط بدن، مستعد بودن آن‌ها به خوردگی تنشی می‌باشد. همچنین در اکثر مواقع ایمپلنت‌ها جهت بهبود زیست سازگاری باید با پوشش سرامیکی هیدروکسی اپتایت در محیط بدن به کار برده شوند که این پوشش ها نیز دارای مقاومت مکانیکی بسیار ضعیفی هستند و در تنش های هرچند کم نیز ترک برداشته و اثر محافظتی برای زیرلایه نخواهند داشت. در این تحقیق سعی شد با نانو کردن و کامپوزیت کردن پوشش هیدروکسی اپتایت با فاز تقویت کننده نانولوله کربنی، چقرمگی پوشش افزایش یابد تا بتواند اثر محافظتی در برابر خوردگی تنشی آلیاژ منیزیم AZ31 ایجاد کند. به این منظور پوشش هیدروکسی اپتایت به روش الکتروشیمیایی و روش رایج پاشش پلاسمایی بر روی زیر لایه منیزیمی رسوب داده شد و خواص آن توسط آنالیز پراش پرتو ایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی، آزمون چسبندگی و آزمون فروروندگی ویکرز برای تعیین چقرمگی پوشش‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. سپس رفتار خوردگی زیر لایه با پوشش های هیدروکسی اپتایت از طریق آزمایش پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت و نهایتا آزمون اندازه‌گیری نویز الکتروشیمیایی هم زمان با آزمون کشش با کرنش آهسته بر روی نمونه های آلیاژ منیزیم AZ31 پوشش داده شده جهت بررسی مقاومت به خوردگی تنشی آن‌ها انجام شد و تصاویر سطح مقطع عرضی و جانبی شکست با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش‌های به دست آمده از روش الکتروشیمایی دارای مقاومت به خوردگی بالاتر و خواص مکانیکی ضعیف تر نسبت به پوشش‌های پلاسمایی می‌باشند. همچنین نتایج آزمون کشش با کرنش آهسته نشان داد که پوشش‌های تشکیل شده به روش پاشش پلاسمایی، خصوصا پوشش‌های حاوی نانو لوله‌های کربنی توانسته رفتار خوردگی تنشی زیر لایه را بهبود بخشد که علت این امر چقرمگی بالاتر پوشش و حفظ خواص مکانیکی در تنش‌های بالاتر می‌باشد. کلمات کلیدی: هیدروکسی اپتایت، الکتروشیمیایی، پاشش پلاسما، خوردگی تنشی
- Abstract
- The key to manufacture magnesium based alloys that are suitable as biodegradable orthopedic implants is how to adjust their degradation rates and mechanical integrity in the physiological environment. In this study to solve this challenge, nano hydroxyapatite coating and nano hydroxyapatite- carbon nano tube composite coating were applied on an AZ31 magnesium alloy by electrodeposition and plasma spray methods. The microstructure and composition of hydroxyapatite coating were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction technique. The corrosion behavior of the alloys with hydroxyapatite coatings was investigated by electrochemical tests. The results showed that the nano hydroxyapatite coating improve the substrate corrosion resistant significantly. Since orthopedic implants generally serve under conditions of stress corrosion, the mechanical integrity of the AZ31 magnesium alloy was measured using the slow strain rate testing (SSRT) technique in simulated body fluid. The SSRT results show that the ultimate tensile strength and time of fracture for the composite coated AZ31 magnesium alloy is higher than uncoated and hydroxyapatite coated specimens, which is beneficial in supporting fractured bone for a longer time. Thus AZ31 magnesium alloy coated with composite coating is be a promising candidate for biodegradable orthopedic implants.
