تولید، مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت آلیاژ پایه کبالت با تقویت کننده نانوپودر فورستریت

نویسندگان

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

طول عمر کوتاه کاشتنی های فلزی مفصل ران به طور کلی وابسته به شل شدن کاشتنی است که یکی از دلایل آن عدم انطباق ضریب کشسانی بین استخوان و کاشتنی می باشد. یک راه مناسب برای افزایش عمر کاشتنی فلزی در بدن می تواند ساخت کاشتنی با ضریب کشسانی کمتر جهت انطباق بهتر آن با استخوان باشد. آلیاژ پایه کبالت به طور گسترده به عنوان کاشتنی بدن استفاده شده است ولی ضریب کشسانی آن در مقایسه با استخوان بسیار زیادتر است. بیوسرامیک فورستریت نانومتری از جمله موادزیستی مورد استفاده در پزشکی است که از خواصی نظیر زیست سازگاری، زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب برخوردار است. در این پژوهش نانوکامپوزیت آلیاژ کبالت-کرم- مولیبدن حاوی 10، 15 و 20 درصد وزنی نانوپودر فورستریت به عنوان تقویت کننده تهیه شد و مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی آن ها به انجام رسید. جهت تهیه نانوکامپوزیت ها از روش آسیاکاری پودر آلیاژ، پرس سرد و تف جوشی استفاده شد. جهت آنالیز فازی و ارزیابی مورفولوژیکی از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. چگالی، سختی، استحکام فشاری و ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با آلیاژ پایه کبالت اولیه کاهش یافته است. استحکام فشاری نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت کاهش یافت ولی سختی نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation, Characterization and Mechanical Properties Evaluation ofCo-Based Alloy Nanocomposite Reinforced with ForsteriteNanopowder

نویسندگان [English]

  • M. Bahrami
  • M.H. Fathi
  • M. Ahmadian
Biomaterials Group, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan
چکیده [English]

Short life of current total hip replacement metallic implants is generally dependent on the aseptic loosening of the implant, which occurs due to mismatch of elastic modulus between bone and metallic implant materials. Decreasing in elasticmodulus of implant could be successful. Forsterite is biocompatible and bioactive ceramic which has suitable mechanical properties. In presented research the composite materials based on Co-Cr-Mo alloy with 10, 15 and 20wt% of forsteritenanopowder as reinforcement were fabricated and mechanical behavior of the composites were evaluated. Composites were fabricated by ball milling, cold pressing and sintering. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used for characterization and evaluation phase composition and microstructure of the composites. Density, microhardness, compressive strength and elastic modulus of fabricated composites were evaluated. Obtained results showed elastic modulus of composite materials based on Co-Cr-Mo alloy reinforced with 10, 15 and 20wt% of forsteritenanopowder decreased significantly. Results also showed that the compressive strength of Co-base alloy composites reinforced with 10, 15 and 20 wt% forsterite were lower than cast Co-Cr-Mo alloy. With increasing in the content of reinforcement, compressive strength of the composites were decreased. Microhardness of prepared composites were higher than cast Co-Cr-Mo alloy. With increasing in content of bioceramic reinforcement, microhardness of the composites were increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Co-Cr-Mo alloy
  • forsteritenano-bioceramic
  • composite
  • mechanical properties

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی