التحسين السطحي لسبيكة Ti-13Nb-13Zr بواسطة الترسيب بالهجرة الكهربائية المستخدمة في تطبيقات العظام

الباحث

نبيل محمد عبد الكاظم راضي

المشرف

جاسم محمد سلمان المرشدي

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

E

الكلمات المفتاحية

سبيكة Ti-13Nb-13Zr;الترسيب بالهجرة الكهربائية;تطبيقات العظام;تحسين السطح

سبائك التيتانيوم نوع (بيتا) لها العديد من خصائص التوافق الحيوي والاندماج العظمي ومقاومة التآكل الفائقة ، يتطلع العديد من الباحثين إلى تطوير هذه السبائك لتناسب البيئة العدائية لجسم الإنسان. في هذه الدراسة ، بعد اختيار الظروف المناسبة (قطب الأنود ¢ الجهد المطبق و وقت الترسيب ... إلخ) ، تمت إضافة (الكرافين (Gr) ¢ كاربوكسي مثيل سليلوز (CMC) والمادتان (Lee إلى طلاء هيدروكسيباتيت المعلق بالإضافة إلى التدرج الوظيفي (FG) لطلاءات الكرافين المعلقه ، بسبب توافق هذه المواد مع أنسجة جسم الإنسان. ثم تمت دراسة تأثير طبقات الطلاء الناتجة عن هذه المحاليل المعلقة أعلاه على كل من خصائص البنية المجهرية ) CXRD (LOM s XRF ،SEM ، الاختبارات الكهروكيميائية aga) الدائرة المفتوحة والاستقطاب) ، الاختبارات الميكانيكية (اختبار البلى الجاف) ، الاختبارات الفيزيائية (زاوية التماس، الخشونه و الرقم (PH) sb spell والنشاط المضاد للبكتيريا وتقييم صلاحية الخلية للتحقق من مدى حماية هذه الطبقات لسطح سبيكة 11-13716-132 الحياتية. كانت القيم الإيجابية لجهد زيتا مؤشرًا واضحًا على اعتماد عملية EPD الكاثودية. كشف نمط السبيكة الأساسية عن حيود المرحلتين B) و ،) المطابقين لبطاقة JCPDS رقم )044 - Se (1294 ملاحظة ظهور قمم جديدة نتيجة تأثير بنسب الإضافات )5 HAp و 0.5 61 و 0.5 (CMC مما أدى أيضًا إلى تقليل أو زيادة زاوية القمم لكل مرحلة من مراحل سبيكة التيتانيوم ( بيتا وألفا) .بالاضافه الى calls ادت إضافة الكرافين و CMC وفي حالات خلطهما Lee والتدرج الوظيفي لمحاليل الكرافين المعلقه إلى زيادة قوة الالتصاق ابتداءً من طبقة MPa) HAp 4.55) و طبقة MPa) 0.08CMC 7.90( و( MPa 8.28( لطبقة (0.08CMC + 0.2 Gr) و 9.76 ) MPa) لطبقة 1Gr وانتهاءًَ ب MPa 10.12 لطبقة (FG) تم إثبات ذلك عندما زادت قوة الالتصاق لطبقات الطلاء أعلاه بعد غمر العينات المطلية لمدة اقصاها 6 أيام. تراوحت ad زاوية التماس من 14.3 درجة ل (10310+0.201) و 20.5 درجة ل 1Gr و 32.3 درجة ل Gal Gus ٠ (FG) الخشونة المفرطة والمسامية والتشققات على سطح طلاء (CMC) إلى خفض زاوية التماس لهذه الطبقة على الفور من 54.6 درجة لسبيكة Ti-13Nb- غير المطلية إلى 11.2 درجة ل 0.5CMC مما يجعلها dane للماء اكثر اذا ما قورنت ببقية الاضافات. مقاومة البلى العالية لإضافة الكرافين ، مع فقد حجم يتراوح من cm? 0.00614 إلى سبيكة 11-1371-1371 غير المطلية عند 25 دقيقة إلى cm? 0.001344 لطلاء 1Gr في نفس الوقت تحت نفس الحمل ،(15N) الصلادة العالية لطبقة طلاء الكرافين يمكن توقعها من مقاومتها العالية للبلى عند مقارنتها بالإضافات الأخرى. إن أكبر dad لجهد الدائرة المفتوحة (OCP) هو (/26.1771-) في الاتجاه السالب لإضافة Gr 0.08 تُظهر انخفاضًا Us gals في معدل التآكل لطبقة الطلاء هذه ، 243 من mm/y 0.0781 لسبيكة Ti-13Nb-13Zr غير المطلية حتى mm/y 0.00312 لطلاء :0.08 اذا ما قورنت بالاضافات الاخرى. جميع المواد المضافة المستخدمة (CMC ¢Gr) المادتين lee و (FG مضادة للبكتيريا ء Gus أكبر منطقة تثبيط هي )45 (ale عند المحلول المعلق لطلاء (Graphene G2) كانت عند مهاجمة البكتيريا الموجبة (S. aurreas) يعتبر اختبار MTT هو الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة لتقييم السمية الخلوية (فقدان الخلايا القابلة للحياة) ، وأظهرت عينة (0.267) ما يقرب من 100 / من صلاحية الخلية ، وقدمت عينة (01) والسبيكة الاساس غير المطلية أقل قابلية للبقاء للخلية مقارنة بالعينات الأخرى. تم الحصول على صلاحية الخلية للعينات بالترتيب من أعلى إلى أدنى السبيكة الاساس غير المطلية > >F> 112 < C1 02 تم تحقيق أفضل النتائج عند إضافة (G2 (0.2Gr إلى طلاء هيدروكسيباتيت (H) ، ومن ثم تعتبر هذه النسبة هي النسبة المثلى في هذه الدراسة بهدف تعزيز سطح سبيكة ر11-131716-132.

The beta alloys have many properties of biocompatibility, osseointegration and superior corrosion resistance, many researchers are looking to develop these alloys to suit the hostile environment of the human body. In this study, after selecting the appropriate conditions (anode electrode, applied voltage, deposition time....etc), (graphene (Gr), Carboxymethyl cellulose (CMC) and the two materials together (ternary coating)) were added to the hydroxyapatite (HAp) suspension coating in addition to the functional gradient of the suspended graphene coating on surface of Ti-13Nb-13Zr alloy via electrophoretic deposition (EPD), due to the compatibility of these materials with the tissues of the human body. Then the effect of the coating layers resulting from these suspended solutions above was studied on each of the microstructure characterization (X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Fluorescence (XRF) and Light optical microscope), electrochemical tests (Open circuit and Polarization teats), mechanical tests (Wear tests), physical tests (Contact angle, Zeta potential, Surface roughness, and PH) and Antibacterial activity and Cytotoxicity evaluation to verify the extent to which these layers protect the surface of the Ti-13Nb-13Zr alloy. Positive values of the zeta potential were a clear indicator of the adoption of the cathodic electrophoretic deposition (EPD) process. The pattern of the base alloy revealed the diffraction of the (β and α) phases that matched the JCPDS Card No. (044 - 1294). Can notice the emergence of new peaks due to the effect of the additions ratios (5HAp, 0.5 Gr, and 0.5 CMC ), which also led to a reduction or increase in the angle of the peaks of each of the phases of the titanium alloy (beta and alpha), as well as, the addition of graphene and CMC and in cases of mixing them and the functional gradation of graphene led to an increase in the adhesion strength of the hydroxyapatite layer starting from 4.55MPa for HAp, 7.90MPa for 0.08 CMC, 8.28MPa for (0.08CMC + 0.2Gr) Mix, 9.76MPa for 1 Gr up to 10.12MPa for functional gradient (FG). This was proved when the adhesion strength of the above coating layers was increased after immersing the coated specimens for a maximum of 6 days. The contact angle values are ranged from 14.3° for (1 CMC + 0.2Gr), 20.5° for 1 Gr, and 32.3° for FG, the excessive roughness, porosity, and cracks on the surface of the CMC coating immediately lowered the contact angle of this layer from 54.6° for the base alloy to 11.2° for 0.5 CMC. The high wear resistance for adding graphene, with volume losses ranging from 0.00614cm3 to the Ti-13Nb-13Zr uncoated alloy at 25 mint to 0.001344cm3 to 1Gr at the same time under a load of 15 N, the high hardness of the graphene coating can be expected from its high wear resistance when compared to other additives. When compared to the other additions, the greatest value of OCP (-26.1mV) in the negative direction of the 0.08 Gr addition shows a decrease in the corrosion rate for this coating layer, going from 0.0781mm/y for the Ti-13Nb-13Zr uncoated alloy to 0.00312mm/y for 0.08Gr. All the additives used (Gr, CMC, mix of them, and FG) are anti- bacterial, as the largest zone of inhibition when suspension solution of G2 (45mm) was when attacking the positive bacteria Staphylococcus aureas (S. aureas). MTT assay is the most common method used for assessing the cytoxicity (loss of viable cells), G2 (0.2Gr) specimen exhibited the nearly 100% of the cell viability, while C1 and base alloy without coating specimens presented the least cell viability in comparison to other specimens. The cell viability for the specimens was obtained in the order of higher to lower: G2 > F > M2 > C1 > Base alloy without coating. The best results were achieved when G2 (0.2Gr) was added to the hydroxyapatite coating (H), hence this ratio is regarded the optimal ratio in this study for the aim of enhancing the surface of the Ti-13Nb-13Zr alloy.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب