تاثیر دمای فرآیند فشردن در کانال‌های هم مقطع زاویه‌دار بر خواص مکانیکی و زیست سازگاری کاشتنی دندانی تیتانیومی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 54، دوره 13، شماره 3 - شماره پیاپی 50، آبان 1398، صفحه 81-89   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمد خدائی^{* 1}؛ پیام اسلامیان²؛ محمود مرآتیان³؛ ، سید محمد مهدی هادوی⁴

¹هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی- واحد شهر مجلسی

²زیست مواد

³هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان

⁴یست مواد

چکیده

بیومواد فلزی مانند فولاد زنگ‌نزن، تانتالیوم، تیتانیوم، کبالت و آلیاژهای آنها به طور گسترده در کاشتنی‌های پزشکی جهت کمک به ترمیم دندان و استخوان استفاده می‌شوند. تحقیقات نشان می‏دهد فلزاتی نظیر کبالت، کروم، نیکل، آلومینیوم و وانادیوم در بدن یون آزاد می‏کنند که این آزادشدن یون، بدن را مستعد آلرژی و پس‌زدن کاشتنی می‏کند. زیست‌سازگاری تیتانیوم و عدم آزادسازی یون سمی، آن را به گزینه ای مناسی برای کاشت در بدن تبدیل می‌کند، در حالی که بهتر است که استحکام و زیست فعالی آن افزایش یابد. تیتانیوم خالص نانوساختار، راه و ایده‌ی جدید برای افزایش استحکام محسوب می‌شود. در این تحقیق پارامترهای موثر در تغییرشکل شدید تیتانیوم مانند تعداد پاس‏های فشردن در کانال‌های هم مقطع زاویه-دار (ECAP) و دمای شکل‏دهی، مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام فرآیند پرس بر روی تیتانیوم خالص، خواص مکانیکی، ریزساختاری و زیستی نمونه‌ها به کمک آزمون‏های استاندارد بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد با اعمال فرآیند پرس و کاهش اندازه دانه از 14 میکرون به 440 نانومتر، خواص مکانیکی و زیستی تیتانیوم بهبود یافت. نتایج زیست سازگاری نشان داد که دمای فرایند 240 درجه سانتیگراد، زیست‌سازگاری بسیار خوبی با سلول‌های بنیادی ASCs ایجاد می‌کند، و افزایش تعداد پاس‌های فرایند پرس به بهبود زیست‌سازگاری کمک می‌کند. تیتانیوم فرآوری شده در دمای 240 درجه‌ سانتیگراد طی 4 مرحله پرس به عنوان بهترین گزینه در بین تمامی گروه‌های دیگر برای ساخت انواع محصولات زیست پزشکی مانند کاشتنی‌های استخوانی و دندانی پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

تیتانیوم؛ تغییر شکل پلاستیک شدید؛ زیست سازگاری؛ کاشتنی دندانی

مراجع

 [1]     E. Collings, “The physical metallurgy of titanium alloysˮ, American Society for Metals, pp. 261, 1984.

 

[2]       ش. اکبری نیا، س. ع. حسینی، س. خ. صدر نژاد، "ساخت ایمپلنت حافظه دار متخلخل دندان از جنس آلیاژ NiTi به روش متالورژی پودر"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هشتم، شماره دوم، صفحه 29-40، 1393.

 

[3]     M. Rafienia & Sh, Bonakdar, “Biomaterials: Principles and Applicationsˮ, Tehran: Amir Kabir university of Technology pblication, pp. 1-30, 2007.

 

[4]     M. H. Fathi & V. S. Mortazavi, “Properties and Medical Applications of Metallic Biomaterialsˮ, Isfahan: Arkan Danesh publication, pp. 1-25, 2003.

 

[5]     M. Khodaei, M. Meratian, O. Savabi & M. H. Fathi, “The Effect of Sintering Temperature on properties of Prous Titanium Scaffolds Fabricated Using Space HolderMethod for Hard Tissue Reconstructionˮ, Journal of Advanced Processes in Materials, Vol. 3, pp. 1-9, 2015.

 

[6]     M. Khodaei, A. Valanezhad, I. Watanabe & R. Yousefi, “Surface and mechanical properties of modified porous titanium scaffoldˮ, Surface and Coatings Technology, Vol. 315, pp. 61-66, 2017.

 

[7]     V. V. Stolyarov, et al., “Influence of ECAP routes on the microstructure and properties of pure Tiˮ, Materials Science and Engineering: A, Vol. 299, No. 1, pp. 59-6 2001.

 

[8]     X. Zhao, et al., “The processing of pure titanium through multiple passes of ECAP at room temperatureˮ, Materials Science and Engineering: A, Vol. 527, No. 23, pp. 6335-6339, 2010.

 

[9]     C. Yao, et al., “Improved bone cell adhesion on ultrafine grained titanium and Ti-6Al-4V, Ceramic Nanomaterials and Nanotechnology III: Proceedings of the 106th annual Meeting of The American Ceramic Societyˮ, Indianapolis, Indiana, USA 20, Ceramic Transactions, John Wiley & Sons, 2012.

 

[10] R. Z. Valiev, et al., “Nanostructured titanium for biomedical applicationsˮ, Advanced engineering materials, Vol. 10B, No. 8, pp. 15-17, 2008.