Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Mahmood Meratian isfahani
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Razavi
مهدی رضوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Fabrication and Characterization of Biodegradable MagnesiumFluorapatite Nanocomposite
Fabrication and Characterization of Biodegradable Magnesium-Fluorapatite Nanocomposite Mehdi Razavi Mohammadhossein Fathi, Mahmood Meratian Department of Materials Engineering On January 2010 Language: Persian : Magnesium–based implants have the potential to serve as biocompatible, osteoconductive and biodegradable implants for load–bearing applications. These implants would be temporarily needed to provide mechanical support during the healing process of injured or pathological tissue. Moreover, the metallic implants, such as pins, screws, and plates used for repairing the bone defects, have to be removed by a second surgery after the bone was healed. Since, the repeated surgery will increase the morbidity and the health costs, then, the use of biodegradable metallic implants with a good biocompatibility is expected to overcome the limitations of conventional metallic biomaterials and remove the second surgery. In spite of the immense potential of biodegradable magnesium alloys, the fast biodegradation rates of magnesium–based implants in the physiological environments impose severe limitations in many clinical applications. If the implants being made of the magnesium alloys are used to repair the diseased bone tissue, they are possible to lose the mechanical stability before the healing of bone tissue due to the rapid biodegradation. Recently, some researches have been done to slow down the biodegradation rate of magnesium alloys. Besides improving the biodegradation rate of magnesium alloys, the biocompatibility should also be considered. Also, the mechanical properties of magnesium alloys were low for the load–bearing applications, and the corrosion resistance also needed to be improved furthermore. Design and preparing of a nanocomposite based on magnesium alloy might be an approach to this challenge. The aim of this work was to prepare and characterize of biodegradable magnesium–fluorapatite nanocomposite and to evaluate the effect of fluorapatite (FA) nano–particles content on microstructure, mechanical properties and bio–corrosion behavior of a nanocomposite (AZ91–FA) made of AZ91 magnesium alloy as matrix and FA nano-particles as reinforcement for load-bearing applications. Novel AZ91–FA (with 10 wt.%, 20 wt.%, and 30 wt.% of FA) nanocomposites were produced by AZ91 magnesium alloy powders and FA nano–particles using a blend–press–sinter powder metallurgy (PM) method. Microstructure, mechanical properties and bio–corrosion behavior of the prepared AZ91–FA nanocomposites, and also the AZ91 magnesium alloy as control sample, were evaluated.
به تازگی آلیاژهای پایه منیزیم، برای ترمیم و بازسازی عیوب استخوانی مورد توجه قرار گرفته است. از آن جا که خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی این آلیاژها پایین است، نیاز به بهبود این ویژگی ها به خصوص در کاربرد های تحت بار احساس می شد. طراحی و ساخت نانوکامپوزیت های پایه منیزیم می توانست یکی از راه ها برای حل این مشکل باشد. هدف از این تحقیق، تولید، مشخصه یابی نانوکامپوزیت آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت (AZ91-FA)، ارزیابی تاثیر میزان نانوذرات فلوئورآپاتیت به عنوان تقویت کننده بر روی ریز ساختار، خواص مکانیکی، خوردگی زیستی و زیست فعالی نانوکامپوزیت های آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت و تعیین میزان نانوذرات بهینه برای حصول تلفیق مطلوبی از خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی بود. نانوکامپوزیت های با 10، 20 و 30 درصد وزنی از نانوذرات فلوئورآپاتیت با روش متالورژی پودر تولید شدند. ریز ساختار، خواص مکانیکی، خوردگی زیستی و زیست فعالی نانوکامپوزیت های آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت در مقایسه با آلیاژ منیزیم AZ91 به عنوان نمونه شاهد بررسی شد. نتایج نشان داد که اضافه شدن نانوذرات فلوئورآپاتیت تأثیر چشمگیری روی خواص مکانیکی و رفتار خوردگی زیستی آلیاژ منیزیم AZ91 دارد. حضور نانوذرات فلوئورآپاتیت در آلیاژ منیزیم AZ91 باعث بهبود سختی و ضریب کشسانی شد. نانوکامپوزیت آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت با 20 درصد وزنی از نانوذرات فلوئورآپاتیت بالاترین استحکام تسلیم فشاری را نشان داد و همچنین با افزایش میزان نانوذرات فلوئورآپاتیت در نانوکامپوزیت های آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت، انعطاف پذیری کاهش یافت. نانوکامپوزیت های آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت در مقایسه با آلیاژ منیزیم AZ91 مقاومت به خوردگی بهتری را نشان داد و مقاومت به خوردگی نانوکامپوزیت های آلیاژ منیزیم-فلوئورآپاتیت با افزایش میزان نانوذرات فلوئورآپاتیت، افزایش یافت. اگر چه افزایش میزان نانوذرات فلوئورآپاتیت باعث بهبود مقاومت به خوردگی نمونه ها شد اما کاهش خواص مکانیکی را نیز به دنبال داشت. نتایج حاصل از آزمون ها جهت تعیین مقدار بهینه نانوذرات برای کسب تلفیقی از خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی بهینه نشان داد که نانوکامپوزیتی با 20 درصد وزنی نانوذرات فلوئورآپاتیت، انتخاب بهینه است. همچنین اضافه شدن نانوذرات فلوئورآپاتیت به آلیاژ منیزیم AZ91، تشکیل فسفات منیزیم کلسیم و کربنات کلسیم را روی سطح بهبود داده و تسریع می بخشد و در نتیجه حفاظت بهتری را برای آلیاژ منیزیم AZ91 زمینه فراهم می کند. از سوی دیگر، از تشکیل فسفات منیزیم کلسیم روی سطح، بهبود رشد استخوان در بدن در کاربردهای کلینیکی انتظار می رود. کلمات کلیدی: آلیاژهای منیزیم، نانوذرات فلوئورآپاتیت، مواد نانوکامپوزیتی، متالورژی پودر، مشخصه یابی مکانیکی، میکروسکوپ الکترونی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی