19036

۱۹۰۳۶

بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي بدنه چيني استخواني تهيه شده از پودر استخوان سنتزي

كارشناسي ارشد

سراميك

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۰۲/۳۰

دكتر بيژن افتخاري يكتا - دكتر رحيم نقي زاده

مواد و متالورژي

چيني استخواني پرسلاني است كه شامل حداقل %25 خاكستر استخوان باشد، افزايش ميزان خاكستر استخوان بر روي سفيدي، ترانسلوسنسي و استحكام پخت تاثير مثبت دارد از طرف ديگر با توجه به اينكه خاكستر استخوان جزء گران قيمت بدنه است و همچنين متغير بودن كيفيت آن به‌دست آوردن محصول يكنواخت را دشوار مي‌سازد و نياز به تنظيم‌هاي جديد در فرآيند شكل‌دهي و پخت را ايجاد مي‌كند لذا در اين پژوهش به بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي بدنه‌هاي چيني استخواني تهيه شده از پودر استخوان سنتزي پرداخته شده است. در گام اول چهار نوع هيدروكسي‌آپاتيت با منابع مختلف از كلسيم و فسفر شامل Ca(OH)2، CaCO3، H3PO4 و NH4H2PO4 سنتز گرديد نتايج الگوي پراش اشعه ايكس و ريزساختار نشان داد كه رسوب‌هاي تشكيل‌شده حاوي فاز CaHPO4 و آمورف بود كه پس از كلسيناسيون از حدود ۸۰۰ درجه‌سانتي‌گراد فاز هيدروكسي‌آپاتيت ظاهر مي‌گردد و در ۱۲۰۰ درجه‌سانتي‌گراد اين فاز به طور كامل و با اندازه ذرات بسيار ريز وجود دارد. در گام بعدي شش نوع بدنه چيني استخواني با فرمولاسيون 20% فلدسپات، 30% كائولين و 50% از چهار نوع پودر سنتزي به طور جداگانه تهيه و زينتر گرديد. براي مقايسه يك فرمول با استخوان طبيعي و يك فرمول نيز با پودر استخوان سنتزي تجاري تهيه شد. مطالعات ريزساختاري و فازي نشان داد كه براي تمام بدنه‌ها فازهاي اصلي بتا‌تري‌كلسيم‌فسفات و آنورتيت به همراه مقدار كمي فاز كوارتز، در ماتريسي از فاز شيشه تشكيل مي‌گردد كه ريزساختارهاي تهيه شده از نمونه‌ها سنتزي اين تحقيق يكنواختي بهتري داشتند. از نظر خواص فيزيكي و مكانيكي، بدنه شامل پودر استخوان سنتز شده از Ca(OH)2 و NH4H2PO4 داراي بالاترين استحكام خمشي (MPa ۸/۹۷) و دانسيته بالك (g/cm3 ۶۴/۲) و كمترين درصد تخلخل باز (۳۵/۰٪) و درصد جذب آب (۱۴/۰٪) پس از پخت در دماي ۱۲۰۰ درجه‌سانتي‌گراد بود. واژه‌هاي كليدي: چيني استخواني، بتا - تري‌كلسيم‌فسفات، آنورتيت، هيدروكسي‌آپاتيت، خاكستر استخوان.

1397/04/03

Physical and mechanical properties of bone chaina body made of synthetic bone powder

6/24/2018 12:00:00 AM

Bone china is a porcelain that contains at least 25% of bone ash. Increasing the amount of bone ash improves whiteness, translucency and mechanical strength of bone china body. On the other hand, considering that bone ash is an expensive part of the body, as well as its quality variability, makes it difficult to produce this monotonous product and requires new adjustments in the process of forming and sintering. Therefore, in this study, the physical and mechanical properties of bone china bodies prepared from synthetic bone powder have been investigated. In the first step, four types of hydroxyapatite with various sources of calcium and phosphorus including Ca(OH)2, CaCO3, H3PO4 and NH4H2PO4 were synthesized. The results of X-ray diffraction pattern and microstructure showed that the precipitates contained CaHPO4 and amorphous phases, which appeared after calcination around 800 °C of the hydroxyapatite phase and at 1200 °C this phase was complete and very small in size. In the next step, six bone china bodies with formulation of 20% feldspar, 30% kaolin and 50% of four types of synthetic powder were separately prepared and synthesized. To compare a formula with a natural bone, a formula was also made commercially synthesized with bone powder. The microstructural and phase studies showed that for all bodies, the main phases of β-tricalcium phosphate and anorthite, with a small amount of quartz phase, were formed in the matrix of the glass phase and the microstructures of the samples synthesized in this study were even better. In terms of physical and mechanical properties, the body containing bone powder and synthesized by Ca(OH)2 and NH4H2PO4 had the highest flexural strength (97.8 MPa) and balk density (2.64 g/cm3) and the lowest open porosity (0.35%) and water absorption (0.14%) after sintering at 1200 °C. Keywords: Bone Chaina, β-Tricalcium phosphate, Anorthite, Hydroxyapatite, Bone ash.