Nghiên cứu chế tạo vật liệu Nitinol xốp ứng dụng làm vật liệu y sinh

Nghiên cứu chế tạo vật liệu Nitinol xốp ứng dụng làm vật liệu y sinh

I Đặt vấn đề

Đặc biệt, NiTi xốp được dùng như mô

Đĩa đệm nhân tạo

Các phương pháp chế tạo Nitnol xốp

 Ép nóng đẳng tĩnh ( Hot Isostatic Pressing)

 Phản ứng nhiệt tự lan truyền - SHS (Self-Propagating

High-temperature Synthesis)

 Thiêu kết trong chân không-VS (Vacuum Sintering)

II Mục tiêu của đề tài

hưởng đến phản ứng SHS.

phương pháp thiêu kết trong chân không

III Cơ sở lý thuyết

Phản ứng SHS

 phản ứng tỏa nhiệt

khi bị đánh lửa

và tự duy trì

phản ứng (dạng sóng cháy)

 Tig : nhiệt độ đánh lửa

 Tc : nhiệt độ cháy

 Enthalpy của phản ứng: (1)

 Phản ứng xảy ra rất nhanh  quá trình đoạn nhiệt:

 Phản ứng SHS giữa Ni và Ti: Ni + Ti =NiTi

Tính toán nhiệt động học nhiệt độ cháy

đoạn nhiệt của phản ứng SHS

Cơ chế khuếch tán của Ni và Ti trong quá trình thiêu kết

IV Kỹ thuật thực nghiệm

Sản Phẩm

Đo độ xốp SEM

X-Ray

Dụng cụ thí nghiệm

1 Cân điện tử

2 Máy nghiền và trộn

3 Máy ép thủy lực

4 Lò SHS

5 Bộ phận đánh lửa

Dụng cụ thí nghiệm

6 Lò chân không

V Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu đề tài trước

 Hợp kim NiTi xốp đã được tổng hợp thành công bằng

phương pháp SHS (Tp=600oC).

Sự hình thành pha

Mẫu SHS

tm = 24h, TS = 10000C, tS = 4h tm = 24h, TS = 10000C, tS = 6h

Mẫu thiêu kết trong chân không

Sự hình thành pha

tm = 24h, TS = 10000C, tS = 6h, VNH4HCO3 = 50%

Mẫu thiêu kết trong chân không

Sự hình thành pha

Thời gian thiêu

Kích thước lỗ xốp: 100 – 300 (µm) Kích thước lỗ xốp của vật liệu cấy ghép: 100 - 500 (µm)

Hình thái học của lỗ xốp

Mẫu SHS

0 600 Không xảy ra phản ứng SHS0.5 600 Không xảy ra phản ứng SHS

2500C 4000C 5000C 6000C

Phần bị nóng chảy

Ảnh hưởng của t m và T P đến phản ứng SHS

Đề xuất qui trình chế tạo đĩa đệm nhân

tạo bằng phương pháp SHS

VI Kết luận và kiến nghị

Kết luận

 Phương pháp SHS:

 Tăng thời gian nghiền  giảm nhiệt độ nung sơ bộ

 Nhiệt độ nung sơ bộ ảnh hưởng lớn đến tính chất của mẫu SHS.

 Mẫu sản phẩm có độ xốp cao (40% – 60%).

 Kích thước lỗ xốp 100 - 300µm

 Phương pháp thiêu kết trong chân không:

 NiTi xốp được điều chế thành công bằng phương pháp VS

 Mẫu sản phẩm có độ xốp cao.

 Độ xốp có thể được khống chế.

Kết luận

Kiến nghị

 Kiểm tra tính chất cơ học.

 Kiểm soát sự phân bố của lỗ xốp.

 Kiểm soát kích thước lỗ xốp, sự phân bố lỗ xốp.

 Đưa ra qui trình thí nghiệm hợp lý.

 Kiểm tra tính chất cơ học

Tài liệu tham khảo

[1] H.P.Li, A numerical study of the heterogeneous porosity effect on SHS, Materials

Research Bulletin 39 (2004) 1881–1894

[2] B.Y.Li, L.J.Rong, Y.Y.Li, Synthesis of porous Ni-Ti shape-memory alloys by SHS: reaction

mechanism and anisotropy pore structure, Acta mater 48 (2000) 3895–3904.

[3] S.Wisutmethangoon, N Denmud, Influence of compaction pressure on the morphology

and phase evolution of porous NiTi alloy prepared by SHS technique, Songklanakarin

J Sci Technol.30 (6), 761-765, Nov - Dec 2008

[4] J.Y.Xiong,Y.C.Li,X.J.Wang, Titanium–nickel shape memory alloy foams for bone tissue Engineering, JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS

1(2008)269–273.

[5] J.Laeng, Z.Xiu, Phase formation of Ni–Ti via solid state reaction, Phys.Scr T129

(2007)250–254

Em xin chân thành cảm ơn!