Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Monshi,Mohammad Hosein Fathi
احمد منشی (استاد مشاور) محمدحسین فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Parisa Khoddambashi Emamy
پریسا خدام باشی امامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384
Yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystals (YTZP) were introduced to the biomaterials world due to its advantageous properties such as superior strength, toughness and wear resistance. The main application of this ceramic biomaterial is in the manufacture of ball heads for total hip replacements (THR) and dental restorations. In this study, 3Y-TZP powders were prepared by a simple sol-gel rout and its characteristics were evaluated. Appropriate amount of zirconium oxide chloride, ZrOC1 2 .8H 2 O, and yttrium nitrate, Y(NO 3 ) 3 .6H 2 O, to reach 3mol% yttrium oxide in final product, were mixed in anhydrous ethanol on a magnetic stirrer. After drying the obtained gel, it was calcined at different time and temperatures. The thermal behavior of the dried gel was investigated by stimulated thermal analysis (STA). Phase identification, particle size and its distribution and microstructural investigation were performed respectively using X-ray diffraction technique (XRD), electron microscope (SEM, TEM) and zeta-sizer. Nitrogen gas adsorption was also utilized to evaluate the BET specific surface area of the synthesized powder. The result of thermal analysis of dried gel showed no thermal effect after 600 ° C so the optimum calcinations temperature was determined as 600 °C. The XRD pattern of dried gel showed that the sample was quasi-amorphous while the XRD pattern of calcined powders revealed that the diffraction peaks are characteristics of tetragonal zirconia phase which shows that TZP has been obtained. Crystallite size of the powder evaluated by the Scherer equation and x-ray diffraction data is about of 20 nm. SEM and TEM studies respectively confirm the presence of agglomerates in powders with average size about 80 nm and crystallites of about 20 nm. Increasing the calcination temperature up to 1200 ° C did not cause formation of any new phase in the structure of powder. Crystallite growth due to the increase in calcination temperature was only up to 36 nm. These facts show that the synthesized powders have a very good thermal stability and remain nano-crystal even at high temperature near sintering one. Furthermore results confirmed that the sol-gel process utilized in this study is capable of development of homogenous distribution of yttria in the synthesized powder and stabilization of tetragonal phase at higher temperature of calcinations.
زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا (3Y-TZP) به واسطه خواصی نظیر پایداری خوب شیمیایی و ابعادی، استحکام مکانیکی خوب، چقرمگی و ضریب یانگ مناسب برای ساخت پروتز‌های جراحی ارتوپدی و تهیه ترمیم‌های دندانی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش پودر نانومتری زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا به روش سل- ژل تهیه و خواص آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر مناسبی از اکسی‌کلراید زیرکونیم (ZrOC1 2 .8H 2 O) و نیترات ایتریم (Y(NO 3 ) 3 .6H 2 O) با استفاده از اتانول به عنوان حلال بر روی همزن مغناطیسی تا تشکیل ژل با یکدیگر مخلوط شدند. ژل حاصل پس از خشک کردن، در دماهای مختلف و به مدت زمان‌های مختلف کلسینه گردید. رفتار حرارتی ژل خشک شده با استفاده از آزمون حرارتی همزمان (TG-DTA) بررسی گردید. شناسایی فازها و بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات با استفاده از تکنیک‌های پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) انجام شد. توزیع اندازه ذرات پودر سنتز شده نیز با استفاده از آزمون توزیع اندازه ذرات تعیین گردید و سطح ویژه پودر به روش BET به کمک آزمون جذب گاز نیتروژن ارزیابی شد. آنالیز حرارتی ژل خشک شده نشان داد که کاهش وزن تا دمای 600 درجه سانتی‌گراد به وقوع می‌پیوندد و پس از آن تغییراتی در اثر حرارت در نمونه ملاحظه نمی‌شود لذا دمای بهینه برای کلسینه کردن ژل خشک شده، 600 درجه سانتی‌گراد انتخاب گردید. الگوی پراش پرتو ایکس ژل خشک شده ساختاری شبه آمورف را نشان داد در صورتی که الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده، پیک‌هایی را آشکار ساخت که با الگوی پراش پلی‌کریستال زیرکونیای تتراگونال (TZP) مطابقت داشت. اندازه کریستالیت‌های پودر با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و به کمک رابطه شرر محاسبه و مقدار تقریبی20 نانومتر بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که پودر تولیدی حاوی آگلومره‌هایی در حدود 80 نانومتر می‌باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز نتایج مربوط به اندازه کریستالیت‌ها و ذرات را تایید نمود. با افزایش دمای کلسینه کردن به 1200 درجه سانتی‌گراد، هیچ‌گونه فاز جدیدی در الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده مشاهده نشد و فقط اندازه کریستالیت‌های آن به 34 نانومتر افزایش یافت که مفهوم آن این است که پودر تولیدی از پایداری حرارتی خوبی برخوردار بوده و ساختار نانوبلوری آن حتی در دمایی نزدیک به دمای زینتر کردن، حفظ می‌شود و همچنان به صورت تک فاز تتراگونال باقی می‌ماند. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از روش سل- ژل اجرا شده توزیع یکنواختی از ایتریا در محصول تولیدی بدست آمده است و پایداری فاز تتراگونال تا دماهای بالا نیز این مطلب را تایید می‌کند. نانوپودر زیرکونیای پایدار شده تولیدی می‌تواند برای کاربردهای پزشکی کاندید مناسبی باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی