تأثير إضافة Te على سبيكة Ti6Al4V المستخدمة في التطبيقات الطبية

الباحث

بسمل حيدر عبد الأمير عباس

المشرف

حيدر حسن جابر

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Ti6Al4V alloy; Tellurium addition; Biomedical applications; Corrosion behavior

في العقود الأخيرة أصبح التيتانيوم من المعادن الأساسية التي يعتمد عليها في الكثير من التطبيقات والصناعات بسبب صفاته الميكانيكية والكيميائية والبيولوجية فائقة الجودة. الهدف من هذه الدراسة هو التحقق في تأثير إضافة التيلوريوم كعنصر سبك الى السبيكة الحياتية Ti6A]4V على الخواص الفيزيائية والميكانيكية والكهروكيميائية والبيولوجية. تمت اضافة )60.5 61 1.5، 2 2.5، 63 63.5 64 64.5 5 )/ من التيلوريوم الى السبيكة بواسطة تقنية تكنولوجيا المساحيق. تم LIS مساحيق المواد المستخدمة لمدة 3ساعات وكبسها عند ضغط ثابت 800Mpa تمت عملية التلبيد عند درجة حرارة 0 درجة مئوية لمدة ساعة وعند 550 درجة مئوية لمدة ساعة ثم عند 1000 درجة مئوية لمدة ساعتين لكل العينات حيث كان برنامج التلبيد كافي لتحويل جميع العناصر إلى تركيب سبيكة. بينت نتائج اختبار الاشعة السينية ان بنية نماذج 116/1417 (بدون ومع الإضافة) تتكون من طوريين في درجة حرارة الغرفة هما (a-Ti) &(B —Ti) تشير نتائج اختبار الصلادة إلى انخفاض قيم الصلادة بشكل واضح مع إضففة التيلوريوم من HB 249للسبيكة الأساس إلى sic 77.2 HB اضافة (5/) من التيلوريوم بينما معدل البلى للسبائك يزداد مع زيادة نسبة التيلوريوم في السبيكة حتى يصل الى نسبة إضافة /1.5 من التيلوريوم حيث يبدأ معدل البلى بالنقصان مع زيادة نسبة التيلوريوم في السبيكة. تقل مقاومة الانضغاط مع إضافة إضافة التيلوريوم من MPa 744.45لسبيكة الأساس الى MPa 239.19عند اضافة )75( من التيلوريوم. أظهرت الخواص الكهر وكيميائية ونتائج التآكل للسبيكة 116/6147 usd ملحوظًا بعد إضافة التيلوريوم؛ حيث انخفض معدل التآكل من mpys 3.7855*1073 mpy 4.5653*10-3 للسبيكة الأساس إلى mpy 1.4412*1073 و mpy 0.5330*10-3 عند إضافة 5 / من Te في اللعاب الصناعي ومحلول الهانك على التوالي، أفضل مقاومة للتآكل للسبيكة الأساس بإضافة (75) من التيلوريوم حيث بلغت نسبة التحسن 788.3 في محلول هانك بينما كانت نسبة التحسن 61.92/ عند إضافة (75) من التيلوريوم في اللعاب الصناعي. تم اختبار الغمر الساكن لسبيكة 116,81477 الأساسية ومع إضافة (5/) من التريليوم لمدة 21 يومًا في اللعاب الصناعي ومحلول chile حيث أكدت نتيجة الاختبار أن ايونات عناصر 77 Ti, في محلول هانك واللعاب الصناعي انخفضت بشكل ملحوظ بعد إضافة التيلوريوم. تم تقدير النشاط البيولوجي باستخدام اختبار cytotoxicity assay، Antibacterial تم اختبار Antibacterial لسبيكة الاساس وسبيكة TIGAI4V3Te وسبيكة 116/1457571 ضد المكورات العنقودية الذهبية والمكورات العقدية المقيحة. أظهر كلاهما نشاطًا مضادًا للبكتيريا مع منطقة تثبيط 27 ملم و 25 ملم ضد المكورات العنقودية ومنطقة تثبيط 31 ملم و 20 ملم ضد المكورات العقدية بينما لم تظهر سبيكة الاساس أي منطقة تثبيط. أظهر اختبار السمية الخلوية لسبيكة الاساس ولسبيكة 56 التي اظهرت نشاطًا سامًا للخلايا منخفضًا مع 785 من الخلايا القابلة للحياة بينما اظهرت سبيكة الاساس 7/78 من الخلايا القابلة للحياة بعد 72 ساعة من المعالجة.

Titanium alloys outstanding superior mechanical, chemical, and biological qualities and; these alloys have become important metallic biomaterials. The aim of this study is to investigate effect addition of Tellurium as alloying element to Ti6Al4V alloy on physical, mechanical, electrochemical and biological properties. (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5,4, 4.5, 5) wt. % was add of Tellurium by powder metallurgy. Tellurium has demonstrated antimicrobial and antifungal activity, has shown promise in inducing apoptosis (programmed cell death) in cancer cells, and has also been found to be biocompatible. The powders (Ti, Al, V and Te) are mixed for 3 hours, compacted at a constant pressure of 800 Mpa. The sintering process was accomplished at temperature 350°Ckfor one hour, atn550 °C for one hour and at 1000 °C for two hours for all samples are sufficient to satisfy completely and to transform all element into alloy structure. The results of XRD showed that all specimens (with and without additive) consists of two phases at room temperature (α-Ti) and (β-Ti). Decreasing the values of hardness significantly as Tellurium addition increase from 249HB of base alloy to 77.2HB at (5%) adding of Te. The wear rate increase drastically with increasing Te percentage in the alloy, even it reaches to 1.5wt% of Te, the wear rate start to decrease with increasing the Te percentage in the alloy. The compressive strength decreases with the addition of Tellurium from 744.45 MPa of the base alloy to 239.19 MPa at (5%) adding of Te. The electrochemical properties, the results of corrosion of Ti6Al4V alloy illustrated significant improvement after the addition of Te in synthetic saliva and hank's solution, where the corrosion rate decrease from 3.7855 * 10-3 mpy and 4.5653* 10-3 mpy of base alloy in synthetic saliva and hank’s solution respectively to 1.4412 * 10-3 mpy & 0.5330* 10-3 mpy at 5% wt. Te. The best corrosion resistance of base alloy with (5%) adding of Te where the improvement percentage reached to 88.33% in hank’s solution, while the improvement percentage was 61.92% at addition (5%) in synthetic saliva. The ion release is tested for base alloy and with (5%) Tellurium addition for 21 days in artificial saliva and Hank's solution, where the test result confirmed that of Ti and V elements in the hank’s and saliva solution decreased significantly after adding Tellurium. Biological activity was estimated by Antibacterial and the cytotoxicity assay. Antibacterial activity of base, Ti6Al4V3Te and Ti6Al4V5Te alloys were tested against Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes. Both showed antibacterial activity with an inhibition zone of 27 mm and 25 mm against Staph. aureus and inhibition zones of 31mm and 20mm against S. pygenes while the base alloy did not exhibit an inhibition zone. Cytotoxicity assay of base and Ti6Al4V5Te alloys using HDFn cells showed low cytotoxic activity with 85% viable cells for Ti6Al4V5Te alloy and with 78.5% viable cells for base alloy after 72 hrs. of treatments.

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