26638

ساخت قطعات متخلخل منيزيمي با كاربرد پزشكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

1397

1400/7/14

محمد صديقي

مهندسي مكانيك

منيزيم به خاطر دارا بودن خواص مشابه با استخوان در صنايع پزشكي و ايمپلنت سازي كاربردهاي گسترده اي پيدا كرده است. اگرچه منيزيم و آلياژهاي آن در مقايسه با فلزاتي نظير فولاد ضدزنگ و آلياژهاي تيتانيوم، داراي خواص مكانيكي كمتري هستند، اما ويژگي هاي زيست تخريب پذيري اين فلز موجب كاربرد ويژه آن در ساخت ايمپلنت هاي جذبي شده است. از طرفي، توليد قطعات منيزيمي با ساختار متخلخل مي تواند سبب رشد نرخ جايگزيني استخوان به جاي ايمپلنت جذبي منيزيمي گردد. از اين رو در اين پايان‌نامه به ساخت قطعات منيزيمي متخلخل با استفاده از روش متالورژي پودر پرداخته شده است. در اين روش، پودرهاي منيزيمي با پودرهاي متخلخل‌كننده تركيب مي‌شوند و با استفاده از فشرده‌سازي سرد، به صورت استوانهاي شكل فشرده ميشوند. در ادامه، به منظور از بين بردن ذرات فاصله دهنده، نمونه‌ها چندين بار در كوره زينتر مي‌شوند و بلافاصله در اتانول غوطه‌ور مي‌شوند تا نمونههايي با درصد تخلخل مطلوب حاصل شوند. به منظور بالا بردن خواص مكانيكي نمونههاي متخلخل و همچنين افزايش مقاومت آن‌ها در برابر خوردگي، از روش كامپوزيت كردن نمونه‌هاي منيزيمي با ذرات هيدروكسي آپاتيت استفاده مي‌شود. همچنين، به منظور بهبود مقاومت قطعات متخلخل در برابر خوردگي، بر روي پوششي از جنس منيزيم فلوئوريد مطالعه شده است. نتايج حاصل از اين تحقيق، به ساخت قطعات منيزيمي غيرمتخلخل و متخلخل 30، 50 و 70 درصد ختم مي‌شود. بر روي تمامي نمونه هاي مذكور، انجام آزمونهايي از جنس خوردگي و فشار به منظور بهبود خواص مكانيكي قطعات متخلخل انجام شده است. براي رسيدن به درك بهتري از خواص مكانيكي قطعات متخلخل در بدن، نمونهها قبل و بعد از تماس با محيط خورنده، تحت آزمون فشار قرار گرفتند تا ميزان افت خواص مكانيكي آن‌ها با يكديگر مقايسه شود. به طور خلاصه مي‌توان گفت كه استفاده از ذرات هيدروكسي آپاتيت در نمونههاي منيزيمي، باعث افزايش استحكام آنها به ميزان 25 الي 35 درصد در شرايط قبل و بعد از تماس با محيط خورنده خواهد شد. همچنين، استفاده از پوشش منيزيم فلوئوريد باعث كاهش خوردگي به ميزان 60 الي 70 درصد در نمونه‌هايي با تخلخل‌هاي متفاوت خواهد شد.

1400/09/28

Manufacture of porous magnesium parts for medical use

10/6/2022 12:00:00 AM

Magnesium has found wide applications in the medical and implant industries due to its bone-like properties. Although magnesium and its alloys have less mechanical properties than metals such as stainless steel and titanium alloys, the biodegradability properties of this metal have led to its special application in the manufacture of absorbent implants. On the other hand, the production of magnesium parts with porous structure can increase the rate of bone replacement instead of magnesium absorption implants. Therefore, in this dissertation, porous magnesium parts are fabricated using powder metallurgy method. In this method, magnesium powders are combined with porous powders and compressed into a cylindrical shape using cold compression. Then, in order to remove the dispersing particles, the samples are sintered several times in a furnace and immediately immersed in ethanol to obtain samples with the desired porosity percentage. In order to increase the mechanical properties of porous samples and also to increase their resistance to corrosion, the method of composing magnesium samples with hydroxyapatite particles is used. Also, in order to improve the resistance of porous parts against corrosion, a magnesium fluoride coating has been studied. The results of this study lead to the production of non-porous and porous magnesium parts of 30, 50 and 70%. On all the mentioned samples, corrosion and pressure tests have been performed to improve the mechanical properties of porous parts. To better understand the mechanical properties of porous parts in the body, the samples were subjected to pressure tests before and after contact with the corrosive environment to compare the degree of loss of their mechanical properties. In summary, the use of hydroxyapatite particles in magnesium samples will increase their strength by 25 to 35% in the conditions before and after contact with the corrosive environment. Also, the use of magnesium fluoride coating will reduce corrosion by 60 to 70% in samples with different porosity.

Alireza Ronaghi

Dr. Mohammad Sedighi