52.pdf

هفتمين سمينار ملي مهندسي سطح و عمليات حرارتي

85 ارديبهشت ماه 27 و 26 دانشگاه صنعتي اصفهان-دانشكده مهندسي مواد

توسط هاي هيدروكسي آپاتيت پالسما اسپري شدهارزيابي خواص چسبندگي پوشش روش فرورفتگي ويكرز

زهرا محمدي و علي اكبر ضيايي مؤيد دانشكده مهندسي و علم مواد، دانشگاه صنعتي شريف

عبدالرضا شيخ مهدي مسگر ، دانشگاه علم و صنعت ايرانمهندسي پزشكي

جمله خواص با اهميـت و تأثيرگـذار شده از پالسما اسپري هاي هيدروكسي آپاتيت پوششاتصال استحكام

اسـتحكام منظور ارزيـابي به تحقيق، در اين . باشددار در بدن مي بر پـــايداري بلندمدت كاشتني هاي پوشش ، روش نويني براسـاس اعمـال فرورونـده )پوشش-راليهزي (استحكام چسبندگي و ) داخل پوشش (پيوستگي چقرمگي شكـست پوشـش . پوشش به كار برده شد - و همچنين در فصل مشترك زيراليه پوشش ويكرز در

پوشـش سـطح مقطـع طول ترك راديال ايجاد شده در اثـر اعمـال فرورونـده ويكـرز بـر رييگ اندازه توسطز طريق تعيـين مقـدار بـار بحرانـي و طـول تـرك مقادير چقرمگي شكست فصل مشترك ا . مشخص گرديد

نـشان مطالعه درجه بلورينگي سطح و فصل مشترك پوشش توسط پراش پرتو ايكـس . بحراني به دست آمد بررسـي . برخـوردار اسـت تري نسبت به سطح پوشـش منطقه فصل مشترك از درجه بلورينگي پايين داد كه

ورينگي و درصـد تخلخـل، خـصوصياتي همچـون درجـه بلـ كـه خواص مكانيكي پوشش حاكي از آن بود را ) معـرف خـواص پيوسـتگي پوشـش (سختي، پاسخ االستيك، مدول يانگ و چقرمگـي شكـست پوشـش

در ) معـرف خـواص چـسبندگي پوشـش (چقرمگي شكست فصل مـشترك باالترين ارقام .نمايندكنترل مي در بيـشتر يـا كمتـر از ايـن كـه مقادير مشخصي از درجه بلورينگي فصل مشترك حاصل گرديـد بـه طـوري

هـاي پوشـش هاي انجام شـده نـشان داد كـه خـواص اتـصالي بررسي. مقادير، چقرمگي با كاهش روبرو شد هاي ساختاري و ريزسـاختاري بالـك پوشـش و همچنـين ويژگيهيدروكسي آپاتيت پالسما اسپري شده به

.زيراليه وابسته است-فصل مشترك پوشش

، فرورفتگي ويكرز، هيدروكسي آپاتيت، پالسما اسپري، فصل مشتركچسبندگي: هاي كليديواژه

شدهي آپاتيت پالسما اسپري هيدروكسيها پوششي خواص چسبندگيرزيابا 154

مقدمهپوشش هاي هيدروكسي آپاتيت به منظور ايجاد اتصال مستقيم ميان بافت و سطح ايمپلنت ها به طور مرسـوم توسط تكنيك پالسما اسپري، به عنوان يكي از روش هاي اسپري حرارتي؛ بر روي پروتزهـاي در تمـاس بـا

از آنجايي كه ايمپلنت هاي داراي پوشـش هيدروكـسي آپاتيـت در . ]1،2[تخواني نشانده مي شوند بافت اس محيط بدن در معرض بارهاي مختلف كششي و برشي قرار مي گيرند لذا احتمال كنده شدن و يـا تكـه تكـه شدن پوشش به دليل پيچيدگي هاي ريزساختاري پوشش هاي پالسـما اسـپري شـده وجـود خواهـد داشـت

]4،3[. عملكرد بلندمدت ايمپلنت هاي پوشش داده شده بـا هيدروكـسي آپاتيـت وابـستگي زيـادي بـه يكپـارچگي

اسـتحكام اتـصال پوشـش هـاي هيدروكـسي . ]5[پوشـش دارد ) cohesive(و پيوسته ) adhesive(چسبنده انـدازه ) ASTM C633(آپاتيت پالسما اسپري شده كه به صورت استاندارد توسط آزمون استحكام كششي

داخـل (و استحكام پيوستگي ) پوشش به زيراليه (گيري مي شود، در حقيقت تلفيقي از استحكام چسبندگي آزمون استاندارد اندازه گيري استحكام اتصال داراي معايبي اسـت كـه از . ]5،6[را معرفي مي كند ) پوشش

چنين احتمال نفـوذ چـسب اتـصال آن جمله مي توان به وابستگي شكست به توزيع عيوب در لبه نمونه و هم تعيـين كننـده ) بلورينگي و ريزساختار (خواص پوشش , به طور كلي . ]5[دهنده به داخل پوشش اشاره نمود

استحكام پيوستگي است در حالي كه استحكام چـسبندگي اساسـاً عـالوه بـر خـواص پوشـش توسـط تـنش به منظور بررسي دقيق خـواص چـسبندگي . ]6[ باقيمانده و زبري سطحي زيراليه تحت تأثير قــرار مي گيرد

شيوه هاي ديگري بر پايه نظريـه مكانيـك شكـست توسـعه يافتـه و مـورد , پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت در ايـن متـدولوژي، گـسترش تـرك از طريـق تعريـف چـسبندگي بـر حـسب . ]5[استفاده قرار گرفته است

.ورد ارزيابي قرار مي گيردفاكتور شـدت تنش يا سرعت رهـــايش انرژي كرنشي مـتكنيك فرورفتگي جهت تعيين خواص مكانيكي پوشش هاي اسپري حرارتي مورد استفاده واقـع مـي شـود

. ]8[تخمـين زد ) Knoop(مدول يانـگ پوشـش هـا را مـي تـوان بـه كمـك آزمـون فرورفتگـي نـوپ . ]7[گي ويكرز از طريـق انـدازه چقرمگي شكست پـــوشش هاي اسپري حرارتي مي تواند توسط آزمون فرورفت

.گيري قطر اثر فرورونده و طول ترك ايجاد شده مورد ارزيابي قرار گيردتالش هـايي در راستاي اندازه گيري چقرمگي شكست در منطقه فصل مشترك پوشـش , در سال هاي اخير

. ]10،9[صورت گرفته اسـت ) Vickers Indentation(هاي اسپري حرارتي توسط روش فرورفتگي ويكرز آماده سازي سطح مقطع نمونة پوشـش دار از , از محاسن اين روش مي باشد هر چند كه , عدم نياز به چسب

در ايـن تكنيـك كـه آزمـون فرورفتگـي، در فـصل مـشترك . موارد با اهميت در اين شيوه به شمار مي رود ن توصـيف چـسبندگي زيراليه انجام مي شود با تعريف بار بحراني الزم بـراي شـروع تـرك، امكـا -پوشش

. ]9[پوشش به زيراليه از طريق چقرمگي شكست فصل مشترك وجود خواهد داشت

155 ي مهندسي سطح و عمليات حرارتيهفتمين سمينار مل

در اين مقاله سعي گرديده است تا خواص چسبندگي انواع پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت پالسـما اسـپري . شده در شرايط مختلف به كمك روش فرورفتگي مورد ارزيابي قرار گيرد

روش تحقيق

چربـي (پس از آماده سازي اوليه . به عنوان زيراليه انتخاب شدTi-6Al-4V (ISO 5832-3)يتانيوميآلياژ ت قـرار ]11[، سطح آلياژ در معرض عمليات ذره پاشـي بهينـه توسـط دانـه آلومينـا )زدايي به وسيله اسيد رقيق

تيت با خلوص بـاال پودر هيدروكسي آپا . ايجاد گردد μm 51/3معادل ) Ra(گرفت تا زبري سطحي متوسط )Plasma Biotal limited, UK (به منظور اعمـال پوشـش از سيـستم . به عنوان ماده پوشش به كار برده شد

دو عامـل تـوان پالسـما و فاصـله اسـپري بـه عنـوان . اسـتفاده گرديـد METCO 3MBپالسما اسـپري نـوع بررسي از گاز آرگون به عنوان گاز براي اعمال پوشش هاي مورد ). 1جدول (پارامترهاي متغير انتخاب شد

، و گـاز هيـدروژن بـه SCFH 8 و SCFH 100اصلي پالسما و گاز حامل پودر بـه ترتيـب بـا ميـزان جريـان . استفاده گرديدSCFH 20عنوان گاز ثانويه با ميزان جريان

پوشـش XRDالگوهاي . مورد بررسي قـــرار گرفت (XRD)آناليز فازي توسط تكنيك پراش پرتو ايكسدرصد بلورينگي پوشش بـه طريـق نـسبي از . به دست آمد 2θ 40-20 در فاصله PW3710ها توسط سيستم

: پودر و پوشش حاصل گرديدXRDروي نسبت طول پيك اصلي هيدروكسي آپاتيت در الگوي

)1 ( 100

IIDOCHA

×=(%)

پـودر XRD در الگـوي HAطـول پيـك , IHA پوشش و XRD در الگوي HA، طـــول پيكIكه در آن به منظـور بررسـي فـازي پوشـش در . در نظر گرفته شد % 100 به عنوان مادة با بلورينگي HAپودر . مي باشد

يه توسط آلوميناي ريزدانه زبر گرديد تـا امكـان جـدا كـردن پوشـش از نزديكي ناحيه فصل مشترك، زيرال .زيراليه پس از اسپري كردن فراهم گردد

تحـت بارهـاي مختلـف اسـتفاده Uniteck 400Aاز دستگاه سختي سـنجي , جهت انجام آزمون فرورفتگي مقطـع سيـستم پوشـش ورق آلياژ تيتانيومي پس از آماده سازي، پوشش داده شد و بعد از مانت، سـطح . شد

در مورد هر نمونـه و بـراي هـر بـار . به وسيله پودر ريز آلومينا پوليش گرديد , و در نهايت SiCتوسط كاغذ ضـخامت . بار تكرار گرديـد و نتيجـة متوسـط در تحليـل مـورد اسـتفاده قـرار گرفـت 5اين آزمون , اعمالي

. بودμm 200پوشش به طور متوسط در ايـن تكنيـك . ]8[ و همكاران استفاده شد Marshallش از روش پيشنهادي براي تعيين مدول يانگ پوش

:قابل تخمين زدن است) E(به كمك فرورونده نوپ، مدول يانگ پوشش ) 2 (

EH

ab

ab α−=′′


، مقدار مربـوط بـه فرورونـده b/aاالستيك؛ ابعاد اقطار فرورونده نوپ پس از بازيابي ′a و ′bدر اين رابطه، .، سختي پوشش استH و 45/0، مقدار ثابت α؛ 1)/11/7(نوپ

و Evans از طريق روش فروروندگي ويكرز بر اسـاس شـيوه پيـشنهادي (KC)چقرمگي شكست پوشش ها :]7[همكاران تعيين گرديد

)3 ( 2/1

2/3016.0 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

HE

CPK C

).1شكل (يب مقدار بار اعمالي و طول ترك ايجاد شده مي باشد به ترتC و P, كه در اين رابطه در سال هاي اخير توسعه ]9[ و همكاران Lesageآزمون معروف به فرورفتگي در فصل مشترك كه توسط

اين آزمون مشتمل . به كار برده شد (KCa)يافته است، براي تعيين چقرمگي شكست ظاهري فصل مشترك ):1شكل (بر موارد زير است

انجام آزمون فرورفتگي ويكرز در فصل مشترك با اعمال بارهاي مختلف- )a(و طول ترك ايجاد شده ) d/2( اندازه گيري نصف قطر اثر فرورونده در فصل مشترك - lnيعني دو نمـودار (به صورت لگاريتمي ) P( رسم كـــردن نتايج دو عامـــل فوق بر حسب بـــار اعمالي -

P – ln (d/2)و ln P – ln (a) ( نقطه اي است كه در زير , نقطه بحراني(به عنوان نقطه برخورد دو خط فوق ) PC, aC( تعيين نقطه بحراني - .)هيچ گونه تركي در فصل مشترك ظاهر نمي گردد, آن

: از رابطه زير بدست مي آيد(KCa)چقرمگي شكست ظاهري فصل مشترك

)4 ( 21

i23

C

CaC H

EaP

0150K/

/. ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡=

)بطه،در اين را ) 2/1/ iHE اين نسبت . ريشه دوم نسبت مدول يانگ به سختي ويكرز در فصل مشترك است

ناحيه فصل مشترك را مي توان به عنـوان كـامپوزيتي از . معرف خواص مكانيكي ناحيه فصل مشترك است ختي ويكـرز نـسبت فـوق بـا اسـتفاده از مـدول يانـگ و سـ . پوشش، فصل مشترك و زيراليه در نظر گرفت

:]10[پوشش و زيراليه قابل محاسبه است

)5 ( ( )

21CS

21S

21SC

21C21

i HH1HE

HH1HE

HE/

/

/

//

)/()/(

)/()/(

/+

++

=

در ايـن . به ترتيب معرف فصل مشترك، پوشـش و زيراليـه مـي باشـند S و i ،Cانديس هاي , در اين رابطه

kgf/mm2 310 و GPa 110تحقيق، مدول يانگ و سختي ويكرز زيراليه آلياژ تيتانيومي بـه ترتيـب معـادل .]12[در نظر گرفته شده است


نتايج و بحث. ، ميزان بلورينگي پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت در ناحيه فصل مشترك نشان داده شده اسـت 2در شكل

در . مشاهده مي شود در يك فاصله مشخص با افزايش توان پالسما، بلورينگي پوشـش كـاهش يافتـه اسـت بـا مقايـسه نتـايج ميـزان . از ميـزان بلـورينگي كاسـته شـده اسـت يك توان معين نيز با افزايش فاصله اسپري

و فصل مشترك مشخص مي گردد كه در مورد تمـام پوشـش هـاي مـورد ]13[بلورينگي پوشش در سطح بـه طـور كلـي در خـالل فرآينـد . بررسي، بلورينگي در ناحيه فصل مـشترك كمتـر از سـطح پوشـش اسـت

ه به سطح زيراليه مي رسند توسط انتقال سريع گرما به زيراليـه اسپري، سرعت سرد شدن اولين اليه هايي ك از آنجايي كه رسانايي حرارتي هيدروكسي آپاتيت كمتر از فلزات است لـذا بـا ادامـه . فلزي كنترل مي شود

اين مسئله سبب خواهـد شـد تـا . فرآيند اسپري و تشكيل تدريجي پوشش، سرعت سرد شدن كمتر مي شود نتيجـه . و هم چنين فاز آمورف موجود در اليه هاي قبلي دچار تبلـور مجـدد گردنـد ذرات ذوب شده بعدي

چنين حالتي ايجاد يك گراديان فازي در مقطع پوشش از يك فاز آمورف در فصل مشترك تـا فـاز بلـوري .تر به سمت سطح پوشش خواهد بود

ط متفــاوت نـشان داده ، سختي پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت پالسـما اسـپري شـده در شـــراي 3در شكل باعـث تغييـرات پيچيـده اي در ) فاصله و توان پالسـما (مالحظه مي گردد تغيير دو پارامتر اسپري . شده است

به طور كلي حضور تخلخل و فاز آمورف معموالً منجر به كـاهش سـختي . مقدار سختي پوشش ها مي شود اسپري باعث ايجـاد پوشـش هـايي بـا مقـادير از آنجايي كه افزايش توان پالسما و فاصله . پوشش مي گردد

لـذا مـي تـوان ]13[مـي شـود ) درصد تخلخل پايين تر (و متراكم تر ) بلورينگي پايين تر (باالتر فاز آمورف .ادعا نمود كه سختي پوشش ها بر اساس اثرات متقابل ميزان فاز آمورف و تخلخل پوشش تعيين خواهد شد

معرف ميـزان پاسـخ H/Eمقادير . آزمون فرورفتگي را نشان مي دهد به دست آمده از H/E، مقادير 4شكل را تعيـين H/Eدر اين مورد نيز توافق ميان مقدار فاز آمورف و تخلخـل پوشـش مقـدار . االستيك ماده است

. مي كند زيرا افزايش فاز آمورف معموالً سبب مي گردد كه پوشش رفتار االستيك تري از خود نشان دهـد همان طور كه مشاهده مي شود . نشان داده شده است 5ه شده مدول يانگ پوشش ها در شكل مقادير محاسب

رونـد افـزايش مـدول , مدول يانگ افزايش يافته است هـر چنـد كـه , با افزايش توان پالسما و فاصله اسپري فاصله اسـپري با افزايش , يانگ با ازدياد توان پالسما كندتر شده است به طوري كه در باالترين توان پالسما

. تغيير محسوسي در مقادير مدول يانگ به چشم نمي خورد ارائـه 6مقادير چقرمگي شكست پوشش ها كه از طريق روش فرورفتگي ويكرز تعيين شده است، در شكل

مالحظه مي شود در توان و فاصله كم و متوسط، چقرمگي شكست پوشش بـا افـزايش تـوان . گرديده است اين رفتــار را مي توان بـــه تغييرات تخلخل نسبت داد هر چند كه به نظر مـي . يافته است يا فاصله افزايش /و

رسد فاز آمورف مي تــواند به عنوان يك فاز اتصال دهنده عمل نمايد به طوري كه افزايش فـاز آمـورف و


ظـار مـي بر اين اسـاس انت . كاهش تخلخل پوشش منجر به افزايش چقرمگي پوشش گرديده است , در نتيجه رود چقرمگي شكست نمونه هاي اسپري شده در توان باال نيز با كاهش تخلخل افزايش يابند امـا بـر اسـاس

به نظر مـي رسـد . با تخلخل متوسط، بيشترين مقــدار چقرمگي را از خود نشان مي دهد C2نمونه , 6شكل ست به صـورتي كـه بـا افـزايش چقرمگي شكست پوشش عالوه بر تخلخل به مقدار فاز آمورف نيز وابسته ا

بنابراين بر اساس نتـايج . با وجود كاهش تخلخل پوشش، چقرمگي كاهش مي يابد , بيش از حد فاز آمورف .حاصله، مقدار فاز آمورف نقش مهمي در چقرمگي پوشش ايفا مي كند

اي سـه نمونـه از ، نتايج آزمون فرورفتگي ويكرز در فصل مشترك با استفاده از پنج بار اعمالي بر 7در شكل نقطـه . هـر يـك از نمودارهـا از دو خـط تـشكيل شـده اسـت . نمونه هاي مورد بررسي نشان داده شده اسـت

و 7 با استفاده از نتايج شـكل KCa مقادير محاسبه شده 8در شكل . نقطه برخورد اين دو خط است , بحرانيرفتـار , يـرات چقرمگـي در فـصل مـشترك با تغيير پارامترهاي اسپري، رونـد تغي . قابل مشاهده است 5رابطه

از آنجايي كه زبري سطحي زيراليه در مورد تمام نمونه هـا يكـسان . كامالً پيچيده اي از خود نشان مي دهد . بود لذا تغييرات چقرمگي فصل مشترك را مي توان به دو عامل خواص پوشش و تنش باقيمانده نـسبت داد

نسبت به تأثير اين عامـل بـر چقرمگـي , بي قرار نگرفته است بنابراين در اين تحقيق تنش باقيمانده مورد ارزيا پوشـش هـا بـر حـسب ميـزان KCaدر صورتي كه مقادير . شكست فصل مشترك نمي توان اظهار نظر نمود ، مشخص مـي گـردد كـه مـي تـوان چقرمگـي در )9شكل (بلورينگي در فصل مشترك در نظر گرفته شود

بلورينگي در منطقـه فـصل مـشترك و هـم چنـين تخلخـل پوشـش در نظـر فصل مشترك را تابعي از ميزان يـا مقـادير (گرفت به طوري كه حداكثر مقـدار چقرمگـي در مقـادير خاصـي از بلـورينگي فـصل مـشترك

چقرمگي در فصل مشترك به تخلخـل پوشـش نيـز , از سوي ديگر . به دست مي آيد ) خاصي از فاز آمورف قابل مشاهده است در مورد نمونه هايي كـه ميـزان بلــــورينگي آنهـا 9همان طور كه در شكل . وابسته است

بـر ايـن . تقريباً مشابه است، چقرمگي در فصل مشترك تـــوسط مقـدار تخلخل پوشـش كنتـرل مـي گـردد چقرمگي شكست در فصل مشترك كه به وسيله تكنيك فرورفتگـي ويكـرز تعيـين شـده اسـت مـي , اساس

.چسبندگي پوشش در نظر گرفته شودتواند به عنوان معرف خواص

نتيجه گيريتكنيك فرورفتگي به منظور بررسي خواص چسبندگي و پيوستگي پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت پالسـما

يـا تـوان / بـا افـزايش فاصـله اسـپري و . اسپري شده بر روي زيراليه آلياژ تيتانيومي مورد استفاده قرار گرفت ميزان بلـورينگي پوشـش از منطقـه فـصل مـشترك بـه . كاهش مي يابد پالسما، بلورينگي در فصل مشترك تغيير پارامترهاي پالسما منجر به تغيير سختي، پاسـخ االسـتيك، مـدول . سمت سطح پوشش افزايش مي يابد

خواص مكـانيكي پوشـش بـه تخلخـل و ميـزان بلـورينگي آن . يانگ و چقرمگي شكست پوشش مي گردد چقرمگـي . خـواص مكـانيكي را كنتـرل مـي كنـد , متقابل ايـن دو ويژگـي وابسته است به طوري كه اثرات


شكست در فصل مشترك به عنوان شاخص چسبندگي پوشش به زيراليه كه از طريق آزمون فرورفتگـي در فصل مشترك و بــه كمك نقطه بحراني شروع ترك تعيين مي گردد، به تخلخل و ميـزان بلـورينگي فـصل

ي كه باالترين مقدار چقرمگي در محدوده خاصي از ميزان بلـورينگي فـصل مشترك بستگي دارد به گونه ا بر اساس نتايج به دست آمده، تكنيك فرورفتگي مي تواند بـه منظـور بررسـي اثـر . مشترك حاصل مي شود

پارامترهاي مختلف بر خواص چسبندگي پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت پالسما اسپري شده بـه كـار بـرده . شود

مراجع

[1] Mohammadi Z., Mesgar A. S.; “Digest of the first Iranian seminar on plasma spray”; Jahad Daneshgahi (IUST) - Ministry of Industries, 7 July 1997.

[2] Mohammadi Z., Mesgar A. S., Ziaie-Moaied A. A.; “Plasma spray and hydroxyapatite”; 9th Conference of Iranian Biomedical Engineering, IUST, 91-94, 2000.

[3] Sun L., Berndt C.C., Gross K.A. and Kucuk A.; “Materials fundamental and clinical performance of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings”; J Biomed Mater Res, 58: 570-592; 2001.

[4] Gross K. A., Walsh W., Swarts E.; “Analysis of Retrieved Hydroxyapatite-Coated Hip Prostheses”; J Thermal Spray Technology; 13(2): 190-199, 2003.

[5] Tsui Y. C., Doyle C, Clyne T. W.; “Plasma sprayed hydroxyapatite coatings on titanium substrates Part1: Mechanical properties and residual stress levels”; Biomaterials, 19: 2015-2029; 1998.

[6] Yang Y. C., Chang E.; “Influence of residual stress on bonding strength and fracture of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings on Ti-6Al-4V substrate”; Biomaterials, 22: 1827-1836, 2001.

[7] Evans A.G., Charles E.A.; “Fracture toughness determination by indentation”; J. Am. Ceram. Soc., 59:371-372; 1976.

[8] Marshall D.B., Noma T., Evans A.G.; “A simple method for determining elastic-modulus-to-hardness ratios using Knoop indentation measurements”; Comm. Am. Ceram. Soc., 65: C-175- C-176, 1982.

[9] Lesage J., Chicot D.; “Models for hardness and adhesion of coatings”; Surf. Eng., 15: 447-453, 1999.

[10] Lesage J., Staia M.H., Chicot D., Godoy C., De Miranda P.E.V.; “Effect of thermal treatments on adhesive properties of a NiCr thermal sprayed coating”; Thin Solid Films, 377-378: 681-686, 2000.

[11] Mohammadi Z., Ziaie-Moaied A. A., Mesgar A. S.; “Grit Blasting of Ti-6Al-4V alloy: optimization and its effect on adhesion strength of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings” Submitted to J. Materials Processing Technology.

[12] Breme H. J., Biehl V., Helsen J.A.; “Metals and implants: Metals as Biomaterials”; Wiley, New York, NY, 1998.


[13] Mohammadi Z., Ziaie-Moaied A. A., Mesgar A. S.; “Evaluation of surface roughness and porosity in plasma sprayed HA coatings”; 7th Iranian seminar on Surface Engineering, Isfahan University of Technology, 2006.

شرايط پالسما اسپري نمونه ها-1جدول

A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 نمونه

توان پالسما (kW)

28 28 28 2/32 2/32 2/32 4/36 4/36 4/36

فاصله اسپري (cm)

8 11 14 8 11 14 8 11 14

شكلواره اي از اثر فرورونده ويكرز در فصل مشترك و سطح مقطع پوشش-1شكل

d : قطر اثر فرورونده در فصل مشترك؛a : اندازه ترك در فصل مشترك؛c :اندازه ترك در پوشش

20

30

40

50

60

25.9 28 30.1 32.2 34.3 36.4 38.5

Spray pow er (kW)

DO

C a

t int

erfa

ce (%

)

8 cm

11 cm14 cm

ميزان بلورينگي در فصل مشترك پوشش هاي نشانده شده در شرايط مختلف-2شكل


0

100

200

300

400

28 32.2 36.4

Spray pow er (kW)

Vick

ers

Har

dnes

s

8 cm11 cm14 cm

ش هاي نشانده شده در شرايط مختلف سختي ويكرز پوش-3شكل

0.09

0.095

0.1

0.105

0.11

0.115

25.9 28 30.1 32.2 34.3 36.4 38.5

Spray pow er (kW)

H/ E

8 cm11 cm14 cm

پاسخ االستيك پوشش هاي نشانده شده در شرايط مختلف-4شكل

23

24

25

26

27

28

25.9 28 30.1 32.2 34.3 36.4 38.5

Spray pow er (kW)

E (G

Pa)

8 cm11 cm14 cm

مدول يانگ پوشش هاي نشانده شده در شرايط مختلف-5شكل


0.8

0.9

1

1.1

1.2

28 32.2 36.4

Spray pow er (kW)

8 cm11 cm14 cm

K C (M

Pa m

1/2 )

چقرمگي شكست پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت-6شكل

(a)

1

2

3

4

5

-2.1 -1.1 -0.1 0.9 1.9 2.9 3.9

ln P (P in N)

ln (d

/2) (

d in

mic

rons

)

1

2

3

4

5

ln (a

) (a

in m

icro

ns)

ln (a)ln (d/2)

PC = 0.190 N

A128 kW, 80 mm

(b)

1

2

3

4

5

-2.1 -1.1 -0.1 0.9 1.9 2.9 3.9

ln P (P in N)

ln (d

/2) (

d in

mic

rons

)

1

2

3

4

5

ln (a

) (a

in m

icro

ns)

ln (a)ln (d/2)

PC = 0.415 N

B232.2 kW, 110 mm

(c)

1

2

3

4

5

-2.1 -1.1 -0.1 0.9 1.9 2.9 3.9

ln P (P in N)

ln (d

/2) (

d in

mic

rons

)

1

2

3

4

5

ln (a

) (a

in m

icro

ns)

ln (a)ln (d/2)

PC = 0.227 N

C336.4 kW, 140 mm

مون فرورفتگي ويكرز در فصل مشترك نتايج سختي و طول ترك ايجاد شده در آز-7شكل

c :C3؛ b :B2؛ a :A1 براي نمونه هاي


0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

28 32.2 36.4

Spray pow er (kW)

8 cm11 cm14 cm

K C

a (M

Pa m

1/2 )

چقرمگي شكست فصل مشترك پوشش هاي هيدروكسي آپاتيت-8شكل

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

25 30 35 40 45 50 55

DOC at interface (%)

K C

a (M

Pa m

1/2 )

زيراليه و چقرمگي شكست در فصل مشترك پوشش هاي - ارتباط ميان ميزان بلورينگي در فصل مشترك پوشش-9شكل

مورد مطالعه

52.pdf

Documents