23983

تأثير افزودن نانوذرات اكسيد منيزيم بر مقاومت به خوردگي و زيست سازگاري آلياژ منيزيم WE43

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1396-1399

14/11/1399

عليرضا ايواني- عليرضا خاوندي

مواد و متالورژي

امروزه منيزيم و آلياژهايش به دليل دارا بودن خواصي همچون زيست¬سازگاري، زيست¬تخريب¬پذيري، ترومبوژنيسيته پايين و خواص مكانيكي مشابه استخوان كاربردهاي فراواني در پزشكي پيدا كرده است. مقاومت به خوردگي پايين، استحكام فشاري ناكافي و انعطاف¬پذيري ناچيز از جمله مشكلات اصلي آلياژهاي منيزيم به منظور استفاده به عنوان ايمپلنت يا داربست در بدن است. هدف از اين پژوهش، بررسي تأثير افزودن نانوذرات اكسيد منيزيم (MgO) به آلياژ منيزيم WE43 و بررسي استحكام فشاري، مقاومت به خوردگي و خواص آنتي¬باكتريال كامپوزيت به دست آمده است. طبق بررسي¬هاي انجام شده فرآيند به¬هم¬زدن¬ اصطكاكي سبب ريز شدن دانه¬ها مي¬شود كه درنتيجه آن استحكام فشاري و سختي نمونه¬هاي منيزيمي افزايش مي¬يابد. خرد شدن ذرات فاز ثانويه كه در مرزها تجمع دارند سبب بهبود مقاومت به خوردگي آلياژ مي¬شود. همچنين افزودن ذرات تقويت كننده اكسيد منيزيم به آلياژ منيزيم WE43 باعث بهبود كلي خواص مكانيكي، خوردگي و آنتي¬باكتريال شده است. اگرچه بهبود خواص در نتيجه افزودن نانوذرات اكسيد منيزيم بيشتر از ميكروذرات اكسيد منيزيم بود. علاوه بر اين، روند كلي بهبود خواص در نمونه¬هاي كامپوزيتي با توزيع حفره¬اي بيشتر از توزيع شياري بود كه مي¬تواند در نتيجه توزيع بهتر در نمونه باشد. همچنين تفاوت در خواص خوردگي و آنتي¬باكتريال كمتر از حد انتظار بود كه علت آن را مي¬توان در كم بودن مقدار اكسيد منيزيم در نمونه¬هاي كامپوزيتي جست.

1400/03/24

Analyzing the effect of adding MgO nanoparticles on the bio-corrosion, antibacterial and mechanical properties of Mg alloy (WE43) using friction stir process method

1/1/1900 12:00:00 AM

Magnesium alloys have attracted a lot of attention in the field of Biomedical Engineering in recent years. WE43 is one of the most promising magnesium alloys which has been used in many researches lately. Not only is it biocompatible but also is biodegradable, can enhance bone formation and has a relatively low density. The most challenging property of WE43 is its fast degradation rate under physiological environment which causes loss of mechanical integrity and prevents its use as a long-term implant. In this research we are going to add MgO micro- and nano-particles to WE43 magnesium alloy using friction-stir process (FSP) and evaluate its effects on biocorrosion, antibacterial and mechanical properties of WE43 magnesium alloy. According to the outcomes, FSP resulted in complete homogenization and decreased grain size. The microstructural changes that occurred due to FSP, significantly improved mechanical properties like micro-hardness and compressive strength. Furthermore, addition of nanoparticles of MgO resulted in improved micro-hardness, compressive strength and corrosion rate. The antibacterial (zone of inhibition) test results show minor bacteria inhibition towards both gram-positive and gram-negative bacteria. This could be related to low doses of MgO in the presented composites as with increased amount of MgO, the bacteria inhibition zone got bigger. The EIS and potentiodynamic polarization tests also proved that addition of MgO particles decrease the rate of degradation. Based on the mentioned analysis N-Mg-G, M-Mg-G and FSP samples showed the lowest degradation date respectively and the Raw sample had the highest rate of degradation. Although, the results were not as satisfying as expected and this could also be related to low dose of magnesium oxide. Also, the microhardness and compressive strength improved by adding MgO particles. Overall, among the fabricated samples, the N-Mg-G sample showed promising results to be used as orthopedic implants.

آلياژ منيزيم WE43 , نانوذرات اكسيد منيزيم , فرآيند به همزدن اصطكاكي , خوردگي , آنتي باكتريال

WE43 mg alloy , MgO nanoparticles , biocorrosion , FSP , antibacterial activity