Ceramic -to - Metal Joining for Bio-Medical Applications

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Metalto ceramic joints has great benefits especially in engineering and biomedical applications. Ceramic exhibited mechanical and physical properties different from metal especially in thermal expansion coefficient (CTE).Thisresearch based on manufacturing Ag-Cu-Ti and Ag-Cu-Ti-Co eutectic alloys by using melt spinning technology and use them in joining process of ZrO2with Ti6Al4V by brazing. Firstly, The Ag-Cu-Ti alloy was prepared by melt spinning technology with high rotating brass disk to get high cooling rate which can cause amorphous structure in the alloy. In order to increase the cooling rate of the prepared alloy some dry ice added on the disk. The minimum cooling degree of the disk was -3 °C. The brazing processes were done by different temperatures (850,875, 900 and 925 °C) for 20 minutes. In order to study the effect of brazing temperatures on microstructures and also on mechanical properties of joint, some mechanical and microstructure test were done on the prepared samples like single shear test, microhardness test and biocompatibility tests.The amorphous structure of the prepared alloys increased with increasing the cooling rate due to the high strain in the crystal lattice of the alloy. Present of titanium in the filler alloy caused discolorationof ZrO2because of its reaction with oxygen. The discoloration effect increases as temperature or brazing time increases. The SEM images of the prepared joints showed 3 different regions along the specimen (diffusion zone, brazing zone and interlayer between ZrO2and filler alloy). Each region characterized by phases differsfrom other regions which gave it a special property. The shear strength of the prepared joints increased as the brazing temperature increaseduntil 875 °C then gradually decrease. The maximum shear strength of Ti6Al4V/ Filler 1/ ZrO2was 20.4 Mpa and its was 22.1 Mpa for Ti6Al4V/ Filler 2/ ZrO2 joints. The microhardness of the prepared joints in the joining region increased as the brazing temperature increased. The maximum microhardness of Ti6Al4V/ Filler 1/ ZrO2in the joining region was 220 Hv for samplesbrazed at 925 °C while its was 245 Hv for Ti6Al4V/ Filler 2/ ZrO2 samples prepared at same conditions. Histopathological Test Results showed that normal muscle fibers underneath the test specimen after the implantation process. The blood rest for urea, Creatinine, Albumin, Alanine Aminotransferase enzyme, Aspartate Aminotransferase enzyme and Alkaline Phosphatase enzymes confirm they were in normal level.The biocompatibility tests (histopathological and blood tests) in the vivo (rabbit body) showed that the both types of prepared specimens are biocompatible

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0f01d3a8-9783-4848-99f0-73f45ea57885

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

994297_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

وصلات سيراميكية - معدنية للتطبيقات الحياتية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"احمد عودة جاسم الربيعي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"ساره محي جواد","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"سعد حميد الشافعي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Ceramic -to - Metal Joining for Bio-Medical Applications

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

الوصلات السيراميكية المعدنية أصبحت ذات اهميه كبيره خاصه في المجالات الهندسية والتطبيقات الحياتية. تمتلك المواد السيراميكية خواص فيزيائية وميكانيكية تختلف بشكل كبير عن المواد المعدنية خاصة في معامل التمدد الحراري (CTE) بينما يمتلك التيتانيوم و سبائكه خواص معينة جعلته مؤهلا للاستخدام في التطبيقات الحياتية داخل الجسم ومن اهم هذه السبائك هي سبيكة Ti6Al4V . المواد السيراميكية وبشكل خاص الزركونيا تظهر خواص متانه ومقاومه كسر عالية وكما يمكن اعتبارها موصلات ايونية حيده في درجات الحرارة العالية.نظريا فان أجزاء من التراكيب المعقدة المكونة من السيراميك والمعدن يمكن ان تصنع باستخدام ثلاثة تقنيات: أولا الربط الميكانيكي، ثم الربط الغير المباشر عن طريق ال عمليتي brazing و soldering بالإضافة الى اللحام بالطريقة مباشره الربط بالحالة الصلبة والسائلة . على سبيل المقارنة بين الطريقة المباشرة وغير المباشرة فانه الربط بالالتصاق فان الاسطح يجب ان تكون قريبه من بعضها البعض حتى تكون ربط قوي يتغلب على الاجهادات المتبقية بعد عملية اللحام خاصة عند لحام المواد ذات الاختلاف الكبير في معامل التمدد الحراري.ان من اهم التطبيقات الحياتية للوصلات السيراميكية المعدنية زوارع الركبة، الزوارع ثنائية القناة والتي تشمل منظم ضربات القلب ومنظم رجفان القلب ومنظم الحركة العصبي والعضلي متعدد القنوات وزوارع الاذن.خلال هذا البحث تم تحضير سبيكة فضه -نحاس – تيتانيوم بالإضافة الى سبيكة أخرى تتضمن إضافة عنصر الكوبلت للمجموعة سابقة الذكر بواسطة تقنية المنصهر الدوار ولغرض معرفة إمكانية تحضير سبائك ذات تراكيب عشوائية خلال هذه الطريقة تم إضافة كمية من الثلج على القرص الدوار للجهاز حيث تم الحصول على سبيكة ذات تركيب عشوائي اكثر من السبيكة الاعتيادية ثم تم استخدام السبيكة الناتجة كماده مساعد للربط واستخدامها في عملية لحام الزركونيا على سبيكة التيتانيوم. جرت عملية الربط في درجات مختلفة هي (850,875, 900 and 925 ℃)وخلال مده 20 دقيقه. ولغرض دراسة تأثير دراجات الحرارة على كل من خواص البنية المجهرية والخواص الميكانيكية جرى فحص الوصلات الناتجة بواسطة اجهزه خاصة بالإضافة الى فحص مقاومة الكسر للوصلات وكذلك فجص مقدار التوافقية الحياتية للوصلات عن طريق زراعتها في جسم الارنب لدراسة سلوكها التأكل ومدى تأثيرها على الأفعال الحياتية للجسم.وقد اظهرت النتائج المتحصلة ان مقدار العشوائية في السبيكة يزداد مع زيادة معدل التبريد. ان وجود عنصر التيتانيوم في معدن اللحام سوف يؤدي الى تغيير لون الزركونيا نتيجة لتفاعله معها وكلما زادت حراره اللحام او الوقت الخاصة بالعملية كلما زاد هذا التاثير .اظهرت نتائج فحص البنية المجهرية ثلاثة مناطق مميزه في الوصلات الناتجة وهي منطقة الانتشار ومنطقه اللحام ومنطقه السطح الفاصل بين الزركونيا والمعدن المالئ ولكل منطقة اكوار تختلف عن المنطقة الأخرى وبالتوالي خواص مختلفة بين المناطق.نتائج فحص مقاومة القص للوصلات الناتجة بينت ان مقاومة القص ترتفع مع زيادة درجه الحرارة حتى حراره 875 ثم تبدء بالانخفاض حيث كانت اعلى مقاومه هي 20.4 ميغا باسكال للوصلات الملحومة بالمعدن المالئ من دون كوبلت ولكن كانت اعلى قيمة لهذه المقاومة في حالة المعدن المالئ مع إضافة الكوبلت حوالي 22.1 ميغا باسكال حيث ان وجود الكوبلت يساعد على زياده انتشارية المعدن المالئ وبالتالي تراكيب اكثر تجانسا واعلى مقاومة.وكذلك الحال بالنسبة لفحص الصلادة حيث ان صلادة الوصلات الناتجة ازدادت مع زيادة الحرارة لكلا النوعين من الوصلات المحضرة.بينت نتائج فحص الزراعة للوصلات في جسم الارنب ان كلا النوعين ذات توافقية حياتية عالية ونتائج تفاعلها مع الجسم لا تسبب حساسية او سرطان.

كلمات الباحثين

Metal-ceramic joints, brazing, eutectic alloys, melt spinning, ZrO₂, Ti6Al4V, microstructure, shear strength, microhardness, biocompatibility

إشراف وإعداد

الإشراف

احمد عودة جاسم الربيعي, سعد حميد الشافعي

الإعداد

ساره محي جواد

الاقتباسات الببليوغرافية