Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Mahmood Meratian isfahani
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Razavi
مهدي رضوي

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.
چکيده به تازگي آلياژهاي پايه منيزيم، براي ترميم و بازسازي عيوب استخواني مورد توجه قرار گرفته است. از آن جا که خواص مکانيکي و مقاومت به خوردگي اين آلياژها پايين است، نياز به بهبود اين ويژگي ها به خصوص در کاربرد هاي تحت بار احساس مي شد. طراحي و ساخت نانوکامپوزيت هاي پايه منيزيم مي توانست يکي از راه ها براي حل اين مشکل باشد. هدف از اين تحقيق، توليد، مشخصه يابي نانوکامپوزيت آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت (AZ91-FA)، ارزيابي تاثير ميزان نانوذرات فلوئورآپاتيت به عنوان تقويت کننده بر روي ريز ساختار، خواص مکانيکي، خوردگي زيستي و زيست فعالي نانوکامپوزيت هاي آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت و تعيين ميزان نانوذرات بهينه براي حصول تلفيق مطلوبي از خواص مکانيکي و مقاومت به خوردگي بود. نانوکامپوزيت هاي با 10، 20 و 30 درصد وزني از نانوذرات فلوئورآپاتيت با روش متالورژي پودر توليد شدند. ريز ساختار، خواص مکانيکي، خوردگي زيستي و زيست فعالي نانوکامپوزيت هاي آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت در مقايسه با آلياژ منيزيم AZ91 به عنوان نمونه شاهد بررسي شد. نتايج نشان داد که اضافه شدن نانوذرات فلوئورآپاتيت تأثير چشمگيري روي خواص مکانيکي و رفتار خوردگي زيستي آلياژ منيزيم AZ91 دارد. حضور نانوذرات فلوئورآپاتيت در آلياژ منيزيم AZ91 باعث بهبود سختي و ضريب کشساني شد. نانوکامپوزيت آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت با 20 درصد وزني از نانوذرات فلوئورآپاتيت بالاترين استحکام تسليم فشاري را نشان داد و همچنين با افزايش ميزان نانوذرات فلوئورآپاتيت در نانوکامپوزيت هاي آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت، انعطاف پذيري کاهش يافت. نانوکامپوزيت هاي آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت در مقايسه با آلياژ منيزيم AZ91 مقاومت به خوردگي بهتري را نشان داد و مقاومت به خوردگي نانوکامپوزيت هاي آلياژ منيزيم-فلوئورآپاتيت با افزايش ميزان نانوذرات فلوئورآپاتيت، افزايش يافت. اگر چه افزايش ميزان نانوذرات فلوئورآپاتيت باعث بهبود مقاومت به خوردگي نمونه ها شد اما کاهش خواص مکانيکي را نيز به دنبال داشت. نتايج حاصل از آزمون ها جهت تعيين مقدار بهينه نانوذرات براي کسب تلفيقي از خواص مکانيکي و مقاومت به خوردگي بهينه نشان داد که نانوکامپوزيتي با 20 درصد وزني نانوذرات فلوئورآپاتيت، انتخاب بهينه است. همچنين اضافه شدن نانوذرات فلوئورآپاتيت به آلياژ منيزيم AZ91، تشکيل فسفات منيزيم کلسيم و کربنات کلسيم را روي سطح بهبود داده و تسريع مي بخشد و در نتيجه حفاظت بهتري را براي آلياژ منيزيم AZ91 زمينه فراهم مي کند. از سوي ديگر، از تشکيل فسفات منيزيم کلسيم روي سطح، بهبود رشد استخوان در بدن در کاربردهاي کلينيکي انتظار مي رود. کلمات کليدي: آلياژهاي منيزيم، نانوذرات فلوئورآپاتيت، مواد نانوکامپوزيتي، متالورژي پودر، مشخصه يابي مکانيکي، ميکروسکوپ الکتروني.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی