Hidroksiapatit seramiklerinin mekanik özelliklerinin zirkonya ilavesiyle geliştirilmesi
İmproving of mechanical properties of hydroxyapatite ceramics with addition zirconia
- Tez No: 101118
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ONURALP YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
HİDROKSİAPATİT SERAMİKLERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ZİRKONYA İLAVESİ İLE GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Kullanılan çeşitli biyomalzemeler arasında, kimyasal bileşimi Caıo(P04)e(OH)2 olan hidroksiapatit (HAP) diş ve kemiğin temel inorganik bileşenine yakın mineralojik ve kimyasal özellikler göstermesi nedeniyle diğer malzemelerden daha fazla ilgi görmektedir. Fakat, bu biyoseramik malzemenin insan vücudundaki biyolojik uyumluluğuna rağmen, sentetik kemikle karşılaştırıldığında daha zayıf mekanik özellikler göstermesi nedeniyle kullanım alanı iç kulak kemiği ve ya dolgu malzemeleri gibi yüke maruz kalmayan uygulamalarla sınırlı kalmaktadır ve bu da daha geniş bir kullanım alanına sahip olmasını engelleyen en ciddi problemlerden biridir. HAP'ın özellikle mukavemet ve kırılma tokluğu gibi mekanik özelliklerim geliştirmek için çok fazla çalışma yapılmaktadır. HAP'ın mekanik özelliklerini geliştirmek için iki temel yaklaşım vardır. Birincisi makrokompozit malzeme üretmektir. Günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılan HAP ile kaplanmış paslanmaz çelik, kobalt-krom alaşımı ve titanyum esaslı metal implantlar bu tip malzemeler arasındadır. Ancak metal ve HAP arasındaki büyük ısıl genleşme katsayısı ve fiziksel özellik farkları bu yaklaşımın oluşumunu engellemektedir. Diğer yaklaşım, mikro skalada bir kompozit malzeme yapmaktır. Toz, levha veya fiberler şeklinde diğer bir seramik, poümer veya metal malzeme ile güçlendirilmiş HAP bu tip malzemeler sınıfına girer. Günümüzde seramik matriks kompozitlerin başarılı bir şekilde geliştirilmesi bu yaklaşımı daha cazip hale getirmiştir. Son yıllarda, seramiklerin kırılma tokluğu ve mukavemet gibi mekanik özelliklerini geliştirmek amacıyla partiküllerle veya viskerlerle güçlendirilmiş seramik kompozitlerin çoğu sıcak presleme tekniği kullanılarak hazırlanır. Bu teknik yoğun veince taneli seramik kompozitlerin hazırlanması için oldukça uygundur. Fakat, bu teknikle üretilen son ürünün şekli sadece disk veya levha şeklinde olabilmektedir. Bu yüzden, bu teknik pratik olarak karmaşık şekilli ve büyük hacimli ürünlerin üretimi için uygun değildir. Bu çalışmada, mikronaltı boyutta tozlardan hareketle farklı sıcaklık ve TZP oranlarında HAP-TZP kompozitlerinin üretimi amaçlanmıştır. Kırılma tokluğu, eğme mukavemeti, sertlik ve yoğunluk gibi fiziksel özellikler üzerinde sinterleme sıcaklığı ve farklı TZP oranlarının etkisi incelenmiştir. İlk olarak, slip döküm koşulları sedimentasyon deneyleriyle belirlenmiştir. pH 10-11 değerinde ve 0.5 mg/m2 Dolapix CE 64 ilavesiyle optimum slip döküm koşulları elde edilmiştir. Sinterleme deneyleri ağırlıkça % 0-10-20 TZP oranlarında ve 1100-1200-1300oC sıcaklıklarında 1 saat süreyle yapılmıştır. 1300°C'de sinterlenmiş % 100 HAP içeren HAP kompozitiyle % 96.51 teorik yoğunluğa ulaşılmıştır. Saf HAP'ın ise 1300°C'de Kompozitin eğme mukavemeti 21.30 MPa, kırılma tokluğu ve sertlik değerleri ise 0.51 MPa.m"3/2 ve 4.735 GPa olarak bulunmuştur. xı
Özet (Çeviri)
IMPROVING OF MECHANICAL PROPERTIES OF HYDROXY APATITE CERAMICS WITH ADDITION ZIRCONIA SUMMARY Among the currently used biomaterials, hydroxyapatite [Caio(P04)6(OH)2 ; HAP ] has outstanding biocompatible characteristics due to its resemblance to the chemical and mineralogical compositions of the main inorganic ingredients of bone and hard dental tissues. Despite its excellent biocompatibility, the applications of Hap are limited to non-load bearing implants, such as inner-ear bones or filler materials, because of its poor mechanical properties. It is one of the most serious obstacles for wider applications. There have been many efforts to improve the mechanical properties mainly strength and fracture toughness, of dense Hap. There are two major approaches for the improvement in mechanical properties of the HAp. One is to fabricate a macrocomposite material. Metal implants, such as stainless steel, CoCr alloy, or Ti-based materials, coated with Hap powder which are widely used these days, belong to this class of material. However, large differences in physical and thermal properties between the metals and the HAp create limitations to this approach. Another approach is to make a microscale composite material. HAp reinforced with other ceramics or metals in the form of powders, platelets, or fibers belong to this type of material. This approach has attracted much attention since the successful development of ceramic-matrix composite materials. To be effective as a reinforcing agent for a ceramic-matrix composite material, the following conditions should be satisfied. First the strength and the elastic modulus of the second phase must be higher than those of the matrix. Second, the interfacial strength between the matrix and the second phase should be neither too weak nor too vmstrong. For an appropriate interfacial strength, no excessive reaction should occur be tween the matrix and the second phase. In recent years, ceramic composites with particles or whiskers have been extensively studied in order to improve the mechanical properties, such as fracture toughness and strength. For processing of these composites, most of the materials were prepared using a hot pressing-technique. This technique is very convenient for preparing dense and fine grained ceramic composites. However, in this technique is not practically suitable for products with complicated shape and large products. In this study, shaping and sintering of HAP-TZP composite mixture at different TZP powders content and temperature were realized by utilizing submicron powders. The effects of sintering time and different TZP contents on physical properties such as bending strength, hardness and density were examined. Firstly, slip suspension conditions were obtained by sedimentation experiments. It is observed that the slip suspension were prepared at pH 10-11 by adding 1.0 mg/m2 Dolapix CE 64 was the most suitable condition for slip casting of mixtures, generally. Sintering experiments were performed at 1100-1200-1300°C for 1 hours on samples containing wt % 0-10-20 TZP. % 96.51 theoretical density was obtained after sintering the composite tablets with % 100 HAP at 1300°C. Thus, the bending strength of the sintered HAP-TZP composite was found 21.30 MPa, the fracture toughness and hardness was found as 0.51 MPa.in3/2 and 4.735 GPa at 1300°C with pure HAP. IX
Benzer Tezler
- Biyokaktif seramik katkılı kemik çimentosunun mekanik özelliklerinin araştırılması
A research on investigation of mechanical properties of bioactive ceramic reinforced bone cement
ERAY ERKAN
- Silisyum nitrür esaslı kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of silicon nitride based composites
DİLAN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Bor oksit katkılı somon kalsiyum fosfat esaslı biyoseramik kompozitlerin özellikleri ve karakterizasyonu
Properties and characterization of boron oxide doped salmon calcium phosphate based bioceramic composites
MERVE BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİBEL DAĞLILAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEVRİYE KALKANDELEN
- Karbon nano tüp takviyeli biyoaktif seramik tozlarının sentezi, karakterizasyonu ve Ti-6Al-4V alaşımı üzerine kaplanması
Synthesis of carbon nanotube reinforced bioactive ceramic powders and electrophoretic deposition on Ti-6Al-4V alloys
CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
Doktora
Türkçe
2011
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENGİZ KAYA
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL