ẢNH HƯỞNG ÁP LỰC ÉP ĐẾN CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU TITAN XỐP  ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT XUNG ĐIỆN PLASMA

Phạm Văn Hào; Nguyễn Thị Hoàng Oanh; Vũ Thị Ngọc Minh; Nguyễn Thị Nguyệt; Phạm Hùng Vượng; Đặng Quốc Khánh

doi:10.34238/tnu-jst.9789

ẢNH HƯỞNG ÁP LỰC ÉP ĐẾN CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU TITAN XỐP ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT XUNG ĐIỆN PLASMA

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 26/02/24 Ngày hoàn thiện: 29/05/24 Ngày đăng: 29/05/24

Các tác giả

1. Phạm Văn Hào, 1) Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội, 2) Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
2. Nguyễn Thị Hoàng Oanh, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Vũ Thị Ngọc Minh, Trường Hóa và Khoa học sự sống - Đại học Bách khoa Hà Nội
4. Nguyễn Thị Nguyệt, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
5. Phạm Hùng Vượng, 1) Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội, 2) Phòng Thí nghiệm Vật liệu y sinh, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội
6. Đặng Quốc Khánh , 1) Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội, 2) Phòng Thí nghiệm Vật liệu y sinh, Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Titan xốp đang là một trong những vật liệu y sinh hàng đầu với tính tương thích sinh học cao, bền và độ ổn định cao, không gây độc với cơ thể người. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng áp lực ép đến cấu trúc và hình thái bề mặt, sự phân bố kích thước các lỗ xốp và độ xốp, độ bền nén của mẫu. Các phép phân tích mẫu được sử dụng như: XRD, EDX, xác định độ xốp và độ bền nén. Các mẫu thiêu kết ở cùng 625 ^oC với áp lực ép từ 20 đến 50 MPa. Kết quả cho thấy độ xốp của các mẫu tăng dần khi lực ép tăng từ 20 - 40 MPa. Tuy nhiên khi áp lực ép tiếp tục tăng thì độ xốp của mẫu lại giảm và độ bền nén tăng lên đáng kể. Mẫu ở 625 ^oC với lực ép 40 MPa đạt độ xốp cao nhất là 61,5%, kích thước lỗ xốp tập trung trong giải 200 - 350 µm và độ bền nén hoàn toàn phù hợp để có thể ứng dụng vật liệu này trong lĩnh vực y sinh với kích thước lỗ xốp phù hợp cho sự phát triển các tế bào xương.

Từ khóa

Titan xốp; Thiêu kết xung plasma; Áp lực ép; Độ xốp; Độ bền nén

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] K. Prasad et al., “Metallic biomaterials: Current challenges and opportunities,” Materials, vol. 10, no. 8, 2017, doi: 10.3390/ma10080884.

[2] M. Prakasam, J. Locs, K. Salma-Ancane, D. Loca, A. Largeteau, and L. Berzina-Cimdina, “Biodegradable materials and metallic implants-A review,” Journal of Functional Biomaterials, vol. 8, no. 4, Sep. 26, 2017, doi: 10.3390/jfb8040044.

[3] Y. F. Zheng, X. N. Gu, and F. Witte, “Biodegradable metals,” Materials Science and Engineering R: Reports, vol. 77, pp. 1–34, 2014, doi: 10.1016/j.mser.2014.01.001.

[4] A. Kumar, Y. Gori, A. Kumar, C. S. Meena, and N. Dutt, Advanced Materials for Biomedical Applications. Boca Raton: CRC Press, 2022, doi: 10.1201/9781003344810.

[5] H. Li, S. M. Oppenheimer, S. I. Stupp, D. C. Dunand, and L. C. Brinson, “Effects of Pore Morphology and Bone Ingrowth on Mechanical Properties of Microporous Titanium as an Orthopaedic Implant Material,” Mater Trans, vol. 45, no. 4, pp. 1124–1131, 2004, doi: 10.2320/matertrans.45.1124.

[6] Z. H. Zhang, Z. F. Liu, J. F. Lu, X. B. Shen, F. C. Wang, and Y. D. Wang, “The sintering mechanism in spark plasma sintering - Proof of the occurrence of spark discharge,” Scr. Mater., vol. 81, pp. 56–59, 2014, doi: 10.1016/j.scriptamat.2014.03.011.

[7] T. Borkar, S. Nag, Y. Ren, J. Tiley, and R. Banerjee, “Reactive spark plasma sintering (SPS) of nitride reinforced titanium alloy composites,” J. Alloys Compd., vol. 617, pp. 933–945, 2014, doi: 10.1016/j.jallcom.2014.08.049.

[8] A. S. Namini, S. N. S. Gogani, M. S. Asl, K. Farhadi, M. G. Kakroudi, and A. Mohammadzadeh, “Microstructural development and mechanical properties of hot pressed SiC reinforced TiB2 based composite,” Int. J. Refract. Metals Hard Mater., vol. 51, pp. 169–179, 2015, doi: 10.1016/j.ijrmhm.2015.03.014.

[9] M. Eriksson, Z. Shen, and M. Nygren, “Fast densification and deformation of titanium powder,” Powder Metallurgy, vol. 48, no. 3, pp. 231–236, 2005, doi: 10.1179/174329005X71939.

[10] M. Zadra, F. Casari, L. Girardini, and A. Molinari, “Microstructure and mechanical properties of cp-titanium produced by spark plasma sintering,” Powder Metallurgy, vol. 51, no. 1, pp. 59–65, 2008, doi: 10.1179/174329008X277000.

[11] R. Chaudhari and R. Bauri, “Reaction mechanism, microstructure and properties of Ti-TiB insitu composite processed by spark plasma sintering,” Materials Science and Engineering: A, vol. 587, pp. 161–167, 2013, doi: 10.1016/j.msea.2013.08.069.

[12] A. S. Namini, M. Azadbeh, and M. S. Asl, “Effect of TiB2 content on the characteristics of spark plasma sintered Ti–TiBw composites,” Advanced Powder Technology, vol. 28, no. 6, pp. 1564–1572, 2017, doi: 10.1016/j.apt.2017.03.028.

[13] M. S. Asl, A. S. Namini, A. Motallebzadeh, and M. Azadbeh, “Effects of sintering temperature on microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered titanium,” Mater. Chem. Phys., vol. 203, pp. 266–273, 2018, doi: 10.1016/j.matchemphys.2017.09.069.

[14] N. Lou, B. Zhu, L. Luo, Y. Zhang, and Z. Meng, “Enhancement of In Vitro Bioactivity of One-Step Spark Plasma Sintered Porous Titanium by Alkali-Treatment,” Metals (Basel), vol. 12, no. 12, 2022, doi: 10.3390/met12122004.

[15] I. M. Makena, M. B. Shongwe, R. Machaka, and M. S. Masete, “Effect of spark plasma sintering temperature on the pore characteristics, porosity and compression strength of porous titanium foams,” SN Appl. Sci., vol. 2, no. 4, pp. 1–8, 2020, doi: 10.1007/s42452-020-2258-6.

[16] F. Zhang, E. Otterstein, and E. Burkel, “Spark plasma sintering, microstructures, and mechanical properties of macroporous titanium foams,” Adv. Eng. Mater., vol. 12, no. 9, pp. 863–872, 2010, doi: 10.1002/adem.201000106.

[17] S. G. Huang, K. Vanmeensel, O. V. D. Biest, and J. Vleugels, “Development of ZrO2-WC composites by pulsed electric current sintering,” J. Eur. Ceram. Soc., vol. 27, no. 10, pp. 3269–3275, 2007, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2006.11.079.

[18] K. Vanmeensel, A. Laptev, J. Hennicke, J. Vleugels, and O. V. D. Biest, “Modelling of the temperature distribution during field assisted sintering,” Acta Mater., vol. 53, no. 16, pp. 4379–4388, 2005, doi: 10.1016/j.actamat.2005.05.042.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9789

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ