رفتن به محتوای اصلی
x
ارزیابی متالورژیكی و اصلاح سطح داربستهای Ti-6A1-4Vساخته شده به روش ذوب با پرتو الكترونی
تاریخ دفاع
استاد

سيدفخرالدين اشرفي زاده

دانشکده
مهندسی مواد

  

روش­های ساختافزایشی (AM)، به دلیل قابلیت ایجاد ساختارهای هندسی پیچیده و هدفمند، به­عنوانگزینه­ای برای ساخت داربست­های فلزی (در حوزه کاشتنی­های متخلخل) مد نظر قرارگرفته­اند. هدف پژوهش حاضر ارزیابی داربست­های فلزی از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V ساخته شده به روش ذوب با پرتو الکترونی (EBM)و مطالعه خواص مکانیکی و خوردگی آنها در راستای امکان­سنجی استفاده به­عنوانداربست فلزی بود. بدین منظور، از داربست­هایی که با دو نوع شبکه رومبیک دودکاهدرون(RD) و الماسی (DO) با اندازه شبکه متفاوت طراحی وساخته شده بود، استفاده شد تا اثر نوع و اندازه شبکه، به عنوان دو عامل کلیدی درتعیین عملکرد داربست، بر خواص مکانیکی و خوردگی، مورد ارزیابی قرار گیرد. یافته­هامؤید آن بود که با انجام عملیات­ پس­پردازش اچ شیمیایی می­توان انحراف هندسیداربست­های ساخته شده از طرح­واره­های اولیه را کاهش داد. ارزیابی ریزساختاریداربست­ها نشان دادکه با تغییر در اندازه شبکه به دلیل تغییر در ضخامت میله­ها،حجم حوضچه مذاب دستخوش تغییر شده و به دنبال تفاوت در نرخ سرمایش حین فرایند EBM، ریزساختارهای متفاوتی پدید می­آید. با این وجود ریزساختار تمامیداربست­ها متشکل از فاز a و b بود که ریزساختاری مطلوب از دیدگاه مکانیکی برای کاشتنی­های بدناست. رفتار مکانیکی داربست­های Ti-6Al-4V ساخته شده به روش EBM نیز نشان داد که هر دو گروه داربست­ها دارای استحکام تسلیم مناسب و مدولالاستیک سازگار با استخوان است که می­تواند از رخ دادن پدیده سپر تنشی ممانعت بهعمل آورد. نتایج بیانگر آن بود که نوع شبکه اثر چشم­گیری بر ترشوندگی دینامیکی ونفوذپذیری داربست­ها به عنوان عوامل مؤثر بر رفتار زیستی داربست­ها ندارد، اما باکاهش اندازه شبکه (کاهش اندازه حفره­ها)، ترشوندگی دینامیکی و نفوذپذیری کاهشیافت. رفتار خوردگی داربست­های ساخته شده در کوتاه/بلند مدت نشان داد که صرف­نظراز نوع شبکه، هر قدر اندازه شبکه داربست بزرگتر باشد، مقاومت به خوردگی بالاتر است؛این موضوع می­تواند از سطح در دسترس کمتر آنها نشأت گرفته باشد. داربست­های Ti-6Al-4V ساخته شده رفتار خوردگی بلند مدت مطلوب و رهایش یون قابل­قبولی ازخود نشان دادند. در ادامه این پژوهش، از روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) برای اصلاح سطح داربست­های ساخته شده استفاده شد و تأثیر پوششاکسیدی مورد بررسی قرار گرفت. یافته­ها نشان داد که با استفاده از روش PEO می­توان به توزیع یکنواختی از ریزحفره­ها با اندازه قطر میانگین mm 1-5 در سطوح خارجی و مرکزی داربست دست یافت. پوشش PEO از دو لایهمتراکم داخلی و متخلخل خارجی تشکیل شده و دارای ضخامتی در محدوده ?m6-4 در نواحی مختلف داربست است. تفاوت­هایی از دیدگاه مورفولوژی و ضخامت پوشش در نواحی خارجی و مرکزی داربستمشاهده شد به گونه­ای که در نواحی مرکزی تعداد ریزحفره­های با اندازه کم بیشتر شدهو ضخامت پوشش نیز کمتر بود. این تفاوت­ها با کاهش اندازه شبکه داربست­ها مشهودترشد. ارزیابی­های فازی نشان داد که داربست­ها متشکل از فازهای اکسید تیتانیوم درشکل روتیل و آناتاز بوده و نوع و اندازه شبکه بر آن تأثیری نداشته است. تغییر توپوگرافی و مورفولوژی سطح و ایجاد پوشش­هایدو لایه­ متراکم و متخلخل به واسطه پوشش­دهی با PEO سبب بهبود رفتار الکتروشیمیایی، زیست­فعالی،زیست­سازگاری، چسبندگی و تکثیر سلولی در داربست­ها گردید.

تحت نظارت وف ایرانی