شماره ركورد
34032
پديد آورنده
علي معصوم زاده
عنوان
بررسي تاثير مقادير مختلف اكسيدگرافن بر مقاومت به خوردگي پوشش نانوكامپوزيتي تيتانيم-هيدروكسيآپاتيت- اكسيدگرافن ايجاد شده به روش رسوب جرقه الكتريكي بر روي آلياژ Ti-6Al-4V
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/28
استاد راهنما
دكتر حسين آقاجاني - دكتر سيد حسين رضوي
استاد مشاور
دكتر نسيم نايب پاشايي
دانشكده
دانشكده مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
آلياژهاي تيتانيم به دليل زيستسازگاري بالا در ساخت ايمپلنتهاي پزشكي بسيار پركاربردند. با اينحال، سختي نسبتاً كم و حساسيت به خوردگي ميتواند عمر آنها را محدود كند. هدف از اين پژوهش بررسي تاثير مقادير مختلف اكسيدگرافن بر مقاومت به خوردگي پوشش نانوكامپوزيتي تيتانيم-هيدروكسيآپاتيت- اكسيدگرافن به روش رسوبدهي با جرقه الكتريكي در سطح آلياژ Ti-6Al-4V است. به اين منظور ابتدا الكترودهاي كامپوزيتي حاوي 70 درصدوزني تيتانيم و نسبتهاي وزني اكسيدگرافن به هيدروكسيآپاتيت 2/0 ، 1 و 5 برابر با استفاده از تفجوشي جرقهاي پلاسما، تهيه شد. سپس پوششدهي با رسوبدهي باجرقه الكتريكي در سه حد جريان 12،10 و 15 آمپر براي هر تركيب الكترود در بسامد 4 كيلوهرتز و چرخهكاري 50 درصد انجام شد. ريزساختار و توپوگرافي پوششهاي ايجادشده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و تركيب شيميايي پوشش با استفاده از آشكارساز EDS و پراش پرتوي ايكس مورد ارزيابي قرار گرفت. زبري سطح پوشش با استفاده از رويهنگار ليزري بررسي شد. از ريزسختيسنج ويكرز با نيروي 100 گرم براي اندازهگيري ريزسختي سطحي پوششها استفاده شد. بهمنظور بررسي رفتارخوردگي، آزمونهاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميك و طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي در محلول شبيهسازي شده بدن انسان، انجام شد. نتايج بهدستآمده نشان داد كه با انجام سه پاس فرايند رسوبدهي جرقه الكتريكي پوششهايي با ضخامت 5/16 تا 38 ميكرومتر بر سطح آلياژ Ti-6Al-4V ايجاد شد. ميانگين زبري خطي پوشش اعمال شده بين 28/5 تا 48/7 ميكرومتر محاسبه شد. مشخص شد افزايش انرژي جرقه، همچنين افزايش نسبت اكسيدگرافن به هيدروكسيآپاتيت در الكترود، موجب افزايش سياليت قطرات مذاب الكترود و هموارتر شدن سطح پوشش ميشود. ريزسختي پوششها در بازه 51 ± 672 تا 41 ± 992 ويكرز بهدست آمد كه بيانگر افزايش قابل توجه نسبت به زيرلايه با ريزسختي 8 ± 372 ويكرز است. مشخص شد كه پوششدهي سبب كاهش نرخ خوردگي تا 91 درصد نسبت به زيرلايه تيتانيمي و افزايش مقاومت پلاريزاسيون تا 5/3 برابر شده است. نتايج پراش پرتو ايكس نشان داد حضور فازهاي هيدروكسيآپاتيت و CaTiO3 در سطح و ايجاد سطحي هموار در اثر افزايش حد جريان، موجب بهبود قابل توجه مقاومت به خوردگي شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/28
عنوان به انگليسي
Investigation of the effect of Graphene oxide content on the corrosion resistance of Electrospark-deposited Titanium–Hydroxyapatite–Graphene oxide nanocomposite coatings on Ti–6Al–4V alloy
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي معصوم زاده
چكيده به لاتين
Titanium alloys are widely used in medical implants due to their excellent biocompatibility; however, their relatively low hardness and limited corrosion resistance can reduce their service life. The aim of this study is to investigate the effect of different graphene oxide (GO) contents on the corrosion resistance of a titanium–hydroxyapatite–graphene oxide (Ti–HA–GO) nanocomposite coating deposited on a Ti–6Al–4V alloy by ElectroSpark Deposition (ESD) method. To this end, nanocomposite electrodes containing 70 wt% titanium and graphene Oxide to hydroxyapatite (GO/HA) weight ratios of 0.2, 1, and 5 were first prepared by spark plasma sintering (SPS), and were then used as electrodes in the coating process. Coatings were applied via ESD at a constant duty cycle and frequency, using three current limits 10, 12, and 15 A for each electrode composition. The microstructure and surface topography of the coatings were examined using scanning electron microscopy (SEM), the chemical composition was analyzed with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and phase analysis was performed by X-ray diffraction (XRD). The surface roughness of the coating was evaluated using a laser profilometer. A Vickers microhardness tester with a 0.98 N load was used to evaluate the surface microhardness. Corrosion behavior was evaluated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in simulated body fluid (SBF). Ti–HA–GO Coatings with thicknesses of 16.5–38 μm were obtained on Ti–6Al–4V by 3-pass electrospark deposition. The average surface roughness (Ra) of the applied coatings was measured to be in the range of 5.28 to 7.48 μm. The obtained results showed that increasing the spark energy, as well as increasing the GO/HA ratio in the electrode, increases the fluidity of molten drops and makes coating surface smoother. The surface microhardness of the coatings was obtained in the range of 672 ± 51 to 992 ± 41 HV, indicating a considerable increase compared with the substrate with a microhardness of 372 ± 8 HV. It was determined that the coating reduced the corrosion rate by up to 91% relative to the titanium substrate and increased the polarization resistance by 3.5 times. XRD results showed the diffraction pattern of hydroxyapatite and CaTiO₃ phases on the surface, and on the other hand, the smoother surface produced by increasing the current limit led to a remarkable improvement in corrosion resistance.
كليدواژه هاي فارسي
مهندسي سطح , رسوبدهي جرقه الكتريكي , آلياژ Ti-6Al-4V , خوردگي , هيدروكسيآپاتيت , اكسيدگرافن , تف جوشي جرقهاي پلاسما
كليدواژه هاي لاتين
Surface engineering , Electrospark deposition , Ti-6Al-4V Alloy , Corrosion , Hydroxyapatite , Graphene Oxide , Spark plasma sintering
Author
Ali Masoumzadeh
SuperVisor
Hossein Aghajani - Seyed Hossein Razavi