Payamvdn/NorthPersian_fa_wiki huggingface dataset:
ی آیند. خواص فشرده. بیشترین ویژگی مکانیکی فوم تیتانیوم استحکام فشاری است. به طور کلی پذیرفته شد که خواص فشاری فوم های فلزی به خواص دیواره سلولی بستگی دارد به اندازه اندازه منافذ. با این حال، تحقیقات اخیر نشان داده اند که اندازه های منحنی کوچکتر برابر استحکام فشاری بالاتر است. با توجه به اینکه اندازه منافذ به ابعاد نانو می رسد، این رابطه با توجه به تغییرات مکانیزم تغییر شکل نیز بیشتر است. Tuncer &amp; Arslan فوم تیتانیوم را با استفاده از فضای نگهدارنده با استفاده از فضای نگهدارنده های مختلف شکل ساخته است تا تأثیر مورفولوژی سلول بر خواص مکانیکی را توضیح دهد. آن ها دریافتند که فوم هایی که با فضای نگهدارنده اوره مانند سوزن ایجاد شده اند، در مقایسه با منافذ کروی، کاهش مدول الاستیک و مقاومت در برابر عملکرد را نشان می دهد. روش های پردازش. بسیاری از تکنیک های ساخت فلز فوم با معرفی یک فاز گاز به یک ماتریس پیش ساز، که می تواند در هر دو فلز مذاب یا فرم پودری فلز رخ دهد، انجام می شود. با توجه به نقطه ذوب بالا تیتانیوم (۱۶۷۰ ° C) و وابستگی شیمیایی بالا با اکسیژن، نیتروژن، کربن و هیدروژن (که به سرعت در تیتانیوم مایع یا جام
د در دمای بالای ۴۰۰ ° C)، فرایندهای حالت جامد مبتنی بر تراکم پودر، روش ترجیحی ساخت هستند. روش های پردازش نیز باید برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض هوا یا رطوبت طراحی شوند؛ فرایندهای پخت گاز یا خلاء گاز معمولاً برای جلوگیری از آلودگی کافی است. پودر پودر (گرانش) پخت. استفاده از روش های متالورژی پودر برای ساخت فوم تیتانیوم اجازه می دهد تا تولید در دمای پایین تر از آنچه که از طریق فرایند ذوب مورد نیاز است و خطرات کلی برای آلودگی را کاهش می دهد. پودر پودر پودر (همچنین به عنوان تکه تکه شدن گرانشی شناخته می شود)، منافذ به وسیلهٔ انتشار پیوند ایجاد می شود که ناشی از حفره های موجود بین ذرات پودر بسته بندی شده است. فشرده سازی محوری به دنبال پخت، همان روش زیر را دنبال می کند، اما برای تراکم ماده پیش ماده تحت فشار قرار می گیرد. برای هر دو روش فشرده سازی، مورفولوژی منافذ حاصل از آن بستگی به مورفولوژی پودر فلزی دارد و کنترل اندازه، شکل و توزیع منافذ آن را دشوار می سازد. یکی دیگر از ضعف ها، احتمالاً نسبتاً بالا از فروپاشی حفره و سطوح تخلخل قابل دستیابی است. گسترش حباب های تحت فشار. برای تولید فوم تیتانیوم از طریق گسترش گا
ز تحت فشار، مخلوط پیش ماده تیتانیوم در داخل یک فلز میله ای با فشار گاز قرار می گیرد که پس از پر شدن تخلیه می شود. این فلز می تواند با گاز بی رویه، بیشتر آرگون، تحت فشار قرار می گیرد و از نظر ظاهری فشرده می شود. منافذ گاز پر شده در داخل ماتریس فشرده قرار گرفته و با قرار گرفتن در معرض دمای بالا، این حباب ها از طریق خزش ماتریس فلز اطراف گسترش می یابد. از آنجا که پردازش فوم تیتانیوم با استفاده از فشار دادن استاتیک داغ (HIP) از نیاز به فرایندهای فشرده سازی و پختن جدا می شود، انواع مختلفی از شکل ها و اندازه های سفارشی از طریق تکنیک های پخت پودر پودر ممکن است. معایب این فرایند عبارتند از: کاهش اتصال متقابل، تخلخل قابل دستیابی محدود و تنظیم تجربی پیچیده. با این حال، یک جنبه منحصر به فرد از روند HIP در رابطه با تیتانیوم (و دیگر مواد پلی مورفیک) این است که فوق پلازایی تبدیل را می توان از طریق فرایند HIP به وسیله دوچرخه برقی حرارتی یا با دوچرخه سواری در اطراف مرزهای دمای آلفا / بتا آلوتروپیک فلز. گسترش فوق العاده پلاستیک. تیتانیوم تحت تغییرات آلوتروپیک از فاز α (ساختار شبه ضخیم بسته (hcp) در دماهای کمتر از ۸۸۲٫۵ ° C) به
فاز β-فاز آن (ساختار مرکز مکعبی، bcc) در دمای بالاتر از ۸۸۲٫۳ است ° C) محصولات تیتانیوم آلفا فاز معمولاً دارای مقاومت متوسط و قوی با قدرت خزش عالی می باشند، در حالی که محصولات تیتانیوم بتا معمولاً دارای مقاومت بسیار بالا و انعطاف پذیری کم هستند. فوم های ایجاد شده در شرایط دوچرخهسواری حرارتی نشان داده شده است که تخلخل افزایش یافته به دلیل تفاوت تراکم بین فازهای آلوترروپیک. دیویس و همکاران تولید فوم تیتانیوم با تخلخل ۴۱٪ (در مقایسه با تخلخل ۲۷٪ از طریق مکانیزم خزش طبیعی HIP). افزایش قابلیت انعطاف پذیری کلی در فوم هایی که از طریق دوچرخه سواری حرارتی ایجاد می شود، مشاهده شد. در یک آزمایش مشابه، تخلخل ۴۴٪ به دست آمد و به عنوان حداکثر تخلخل قابل دستیابی در شرایط چرخه حرارت حرارتی تعیین شد. مطالعات بعدی همچنین از بهره برداری از شرایط فوق العاده پلاسمایی تبدیل با استفاده از HIP بهره گرفت، اما در این حالت پودر تیتانیوم در ماتریس پیش ماده با سیم های تیتانیوم جایگزین شد تا منافذ آنیزوتروپیک ایجاد شود. منافذ آنی استروپیک منجر به همبستگی بیشتر با استخوان طبیعی شد، در حالی که فوم ها دارای مدول الاستیسیته بالاتر، استحکام ع
ملکرد و تغییر شکل در هنگام نیروی طولی مدت بارگذاری شده نسبت به زمانی که بارها بر روی تقاطع اعمال می شدند. تکنیک نگهدارنده فضایی. تکنیک نگهدارنده فضایی شایع ترین روش برای تولید فوم تیتانیوم است. تکنیک نگهدارنده فضایی امکان ساخت فوم های تخلخل بالاتر (35-80%) را نسبت به سایر تکنیک ها فراهم می کند و در عین حال به مهندس نیز اجازه می دهد تا کنترل بیشتری بر کسر، شکل و اتصال داشته باشد. خواص مکانیکی را می توان از طریق اندازه، شکل و مقدار فضای نگهدارنده استفاده کرد. تکنیک نگهدارنده فضایی برای اولین بار توسط Zhao و Sun برای ساخت فوم های آلومینیومی در روش متالورژیکی پودر که شامل ترکیب NaCl به عنوان فضای نگهدارنده بود، نشان داده شد. فضای نگهدارنده به مخلوط پودر مخلوط شده و قبل از پختن محلول شده است. همان روش برای ایجاد اولین فوم تیتانیوم برای Wen و همکاران استفاده شد. کربنات هیدروژن هیدروکسید آمونیوم استفاده می شود. انتخاب پودر. اندازه و شکل پودر فلزی تأثیر مستقیم بر پایداری پیش ماده و همچنین فوم حاصل شده دارد. برای این منظور، پودرهایی که باعث افزایش کارایی بسته بندی می شوند، سودمند هستند. استفاده از ذرات کروی ممکن است م
نجر به تماس کمتر از ذرات شود که در نتیجه منجر به منافذ عمدهای ثانویه و احتمال بالا رفتن فروپاشی منافع قبل از تکمیل شدن پخت شود. این عامل را می توان از طریق تکنیک های مختلف تراکم محدود کرد که درجه ای از نقاط بینابینی در اطراف ذرات تیتانیوم را کاهش می دهد. با این حال، این روش نیز دارای محدودیت است؛ به عنوان مثال، پودرها را نمی توان به گونه ای متبلور کرد که تغییر شکل اسپیلر را افزایش دهد (مگر اینکه نمونه خمیلی مطلوب باشد). انتخاب دارنده فضایی. انتخاب فضای نگهدارنده یکی از مهم ترین مراحل است زیرا بسیاری از خواص فوم حاصل از آن، از جمله شکل سلول، اندازه سلول و بزرگنمایی را تعیین می کند. فضای نگهدارنده باید بی طرف باشد و اندازه و شکل منافذ مورد نظر را نشان دهد. تخلخل می تواند هر جایی بین ۵۰ تا ۸۵٪ تنظیم شود بدون اینکه ماده پرکننده بخشی از فوم حاصل شود. همچنین مهم است که یک اسپیرر را انتخاب کنید که دارای محدودیت یا عدم حلالیت در تیتانیوم است، زیرا این ترکیب خواص مکانیکی فوم حاصل را تحت تأثیر قرار می دهد. همچنین ممکن است ساختارهای شیب دار که در آن تخلخل ها در فوم متفاوت باشد، براساس تفاوت در اندازه اسپارکر در قالب. در
جه همگنی در توزیع منافذ محصول نهایی در درجه اول بستگی به کفایت مخلوط کردن پیش ماده است. تفاوت اندازه ذرات بین پودرهای تیتانیوم و اسپکترون ها به طور مستقیم بر توانایی مخلوط کردن پیش فریم مناسب می باشد. هرچه تفاوت اندازه بیشتر باشد، کنترل این روند دشوارتر است. اختلاط غیرمجاز ناشی از استفاده از اسپاررها که به طور قابل توجهی بزرگتر از ذرات تیتانیوم است استفاده شده است و پس از حذف اسپیرر و توزیع تخلخل، اثرات نامطلوب در ثبات پیش ماده نشان داده است. اندازه فاصله ای مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که استفاده از یک اسپارک درشت باعث ایجاد دیواره های ضخیم تر می شود در حالیکه استفاده از اسپیررهای نازک باعث افزایش تراکم می شود و منجر به افزایش تراکم می شود. افزایش تراکم توسط یک توزیع منحنی منوموادال با استفاده از اسپاررهای خوب و یک توزیع دوبعدی با استفاده از اسپارک های درشت نشان داده شده است. علاوه بر این، اسپاررهای دقیق تر منجر به توزیع منافذ همگن می شوند. شارما و همکاران استفاده از اسپیکرهای مخروطی و تخلخل به دست آمده تا ۶۰٪ که در آن منافذ ناشکر شده است. در نمونه هایی که از ذرات ریز استفاده می کنند، تخلخل ه
ا تا ۷۰٪ قبل از اعوجاج در منافذ قابل دستیابی بودند. با این حال، توزیع تودهٔ دوطرفه مشاهده شده در نمونه های درشت زدایی نشان داد که از لحاظ خواص مکانیکی سودمند است، در حالی که بالاترین مقاومت فشاری نسبت به آنچه که ممکن است به علت رابطه معکوس تخلخل و استحکام فشاری وجود داشته باشد، مشاهده می شود. تراکم. مخلوط پیش ساز از پودر و فضای نگهدارنده به یک قالب تحت فشار مشخص متصل می شود. این را می توان از طریق فرایندهای یکپارچه یا استحکام به دست آورد. منافذ حاصل از این روش باز و متصل از طریق پنجره ها بین منافع همسایه با اندازه منافذ تا حدی وابسته به تعداد هماهنگی و منطقه تماس از جمع آوری حاصل شده است. فشار فشرده سازی باید به اندازه کافی بالا باشد تا از مقاومت مکانیکی کافی برای حفظ هندسه منافذ مشخص شده توسط فضای نگهدارنده اطمینان حاصل شود، اما به اندازه کافی زیاد نیست که باعث تغییر شکل فضای نگهدارنده شود. پخت وپز و نگهدارنده فضای نگهدارنده. Spacers را می توان با روش حذف آن ها دسته بندی کرد: آن هایی که از نظر حرارتی هنگام افزایش درجه حرارت در هنگام پختن، و کسانی که با حلال حل می شوند، قبل و بعد از تشکیل فوم، حرارت داده می ش
وند. برای اسپاررها از طریق مکانیزم های حرارتی حذف می شود، دمای پخت باید به اندازه کافی زیاد باشد تا اسپیلر را تجزیه کند، اما به اندازه کافی زیاد نیست که باعث ایجاد اتصال بین پراکندگی بین ذرات فلزی شود. این نتیجه در یک فشرده بسیار شکننده قبل از حرارت دادن درجه حرارت بالا و افزایش خطر سقوط. هنگام استفاده از اسپلرها قابل جدا شدن، ممکن است پس از پختن اسپلر را حذف کنید، که باعث کاهش خطر فروپاشی منفی می شود. در بیشتر موارد، فوم هایی که با استفاده از فضای نگهدارنده ایجاد شده اند، توزیع های منفرد دوگانه را با منافذ با اندازه های بزرگ به دست می آورند که از ذرات فضای نگهدارنده و منافذ میکرو اندازه واقع در دیواره های منافذ حاصل می شود و منجر به نشت پخت ماتریکس پودر می شود. به عنوان یک نتیجه، macropores به طور معمول سطوح داخلی خشن را نشان می دهد. در برخی از برنامه های کاربردی، مانند استفاده از ایمپلنت های زیست پزشکی، این یکی از ویژگی های سودمند است. تخلخل داخلی (و یا میکرو تخلخل) ثابت شده است که سفتی را کاهش می دهد؛ بنابراین، خطر اثرات محافظتی استرس را کاهش می دهد، در حالیکه همچنین ارائه بهبود یافته است. مواد نگهدارنده ف
ضایی. کلرید سدیم (NaCl). کلرید سدیم فوم نگهدارنده ترین فوم برای فوم تیتانیوم است زیرا بسیار محلول در آب است و با توجه به تیتانیوم بی اثر است. این نفوذ از آلودگی و تخریب خواص مکانیکی فوم حاصل جلوگیری می کند. علاوه بر این، NaCl غیر سمی است؛ هر گونه باقی مانده bioinert هستند. بنزیددی و دانند پیشگام استفاده از NaCl به عنوان دارنده دائمی فضا برای تولید فوم NiTi بودند. فوم های حاصل از آن شامل تخلخل ۳۲–۳۶٪ با تراکم کامل تر از آن ها بود که هنگام تولید فوم NiTi با استفاده از فضای حاوی فلوراید سدیم (NaF) مشاهده شد. با این حال، پارامترهای پردازش منجر به NaCl مذاب و ترکیب فلزی / نمک در حفره های فوم می شود. خطرات خاصی با استفاده از یک نگهدارنده فسفات مذاب شامل واکنش با فلز، حل کردن فضای نگهدارنده در فلز و جلوگیری از تراکم از طریق ایجاد یک لایه نازک مایع بین فلز و ذرات همراه است. هنگامی که NaCl به عنوان یک فضای نگهدارنده دائمی در فوم خالص تیتانیوم استفاده می شود نزدیک به کامل شدن چسبندگی حاصل می شود. در این مورد، دمای زیر نقطه ذوب NaCl مورد استفاده قرار گرفت؛ تیتانیوم کمتر از NiTi مقاوم در برابر خزش است، که اجازه می دهد تا
در دماهای پایین تر تراکم شود. فوم های حاصل باعث تخلخل ۵۰–۶۷٪ با حداقل ضریب قابل مشاهده می شوند. شکل منحنی آنیزوتروپیک در بعضی مناطق اشاره به تغییر شکل NaCl در طی HIP دارد که برای بعضی از کاربردها مطلوب است. علاوه بر این، یک سطح مشاهده شده و داخلی درونی منافذ برای کاربردهای ایمپلنت زیست پزشکی مزیت دارد. ج ها و همکاران تخلخل ۶۵–۸۰٪ را از طریق استفاده از NaCl به عنوان نگهدارنده فضایی و فرایند تراکم سرد در فشارهای مختلف با دو مرحله پختن به دست می آورد. در این مورد، NaCl بعد از مرحله دوم پخت، از طریق انحلال حذف شد. نتایج حاصل از مدول یانگ (۸ تا 15 GPa) به طور قابل توجهی پایین تر از مدول یانگ 29 GPa برای ۵۰٪ فوم تخلخل بود. این رابطه شناخته شده بین تخلخل و مدول یانگ است که در آن مدول یانگ با افزایش تخلخل خطی کاهش می یابد. تخلخل حاصل از طریق روش نگهدارنده فضایی به طور مستقیم مربوط به نوع و مقدار فضای نگهدارنده مورد استفاده (تا حد آستانه حداکثر میزان تخلخل قابل دستیابی) است. منیزیم. منیزیم را می توان از طریق انحلال در اسید به صورت گرما یا توسط واکنش ها حذف کرد. Esen &amp; Bor محتوای بحرانی منیزیم را به عنوان نگهدارند
ه فضایی ۵۵ تا ۶۰ درصد پیدا کرده است که بالاتر از آن، در طی پختگی بیش از حد زیاد می شود. فوم ها با تخلخل ۴۵ تا ۷۰ درصد با توزیع انبساط دو طرفه و مقاومت فشاری ۱۵ مگاپاسکال (برای تخلخل ۷۰٪) نشان داده شده است. کیم و همکاران فوم های تولید شده با منافذ آنی استروپیک از طریق تغییر شکل عمیق ذرات Mg در طی تراکم در تلاش برای افزایش خواص مکانیکی. تخلخل نهایی ۷۰٪ برابر با تراکم ۳۸ مگاپاسکال برای جهت گیری طبیعی حفره ها و ۵۹ مگاپاسکال بود، زمانی که منافذ با جهت گیری فشرده شد. اوره. یکی دیگر از نگهدارنده فضای نگهدارنده برای فوم تیتانیوم، اوره است که تخلخل آن از ۲۰ تا ۷۵ درصد است. ون و همکاران فوم هایی تولید می کند که توزیع منافذ دو طرفه را با تخلخل های ۵۵ تا ۷۵ درصد، مدول یانگ بین 3-4 GPa و استرس فلات 35-35 MPa نشان می دهد. رابطه معکوس بین استرس فلات و تخلخل با افزایش تخلخل مشاهده شده است که باعث کاهش استرس فلات می شود. تونسر و همکاران اوره را در ترکیب با پودرهای تیتانیوم نامنظم شکل گرفته و با افزایش کارایی بسته بندی (ذرات) افزایش می دهد. این همچنین نیاز به ترکیب یک گیربکس را برطرف کرد. نشاسته تاپیوکا. نشاسته تاپیوکا را می ت
وان به راحتی از طریق فرایند پخت وپز سوخته و در تیتانیوم نامحلول است. فوم تیتانیوم متشکل از توزیع منحنی بموادال (ماکروپورها در محدوده ۱۰۰ تا ۳۰۰ میکرومتر) و تخلخل ۶۴–۷۹ درصد، توانایی های عملکردی ۲۳–۴۱ مگاپاسکال و ماژول یانگ ۳٫۶ تا 3.6 GPa را نشان می دهد. بی کربنات آمونیوم. اگرچه بیکربنات آمونیوم در تولید فوم تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد، آن یک اسپیلر ایده آل نیست، در آن نقطه نقطه ذوب / تفکیک و برخی از حلالیت در تیتانیوم است. این امر موجب انقباض قابل توجهی می شود که باعث می شود کنترل شکل منافذ دشوار شود. علاوه بر این، تجزیه گازهای زیست محیطی را آزاد می کند. بستن ریخته گری. فریز ریخته گری یک روش جامد سازی جهت است که برای ساخت مواد مورد استفاده قرار می گیرد که ساختارهای منفذی و انعطاف پذیر طولانی را نشان می دهند. مورفولوژی پوسته به طور عمده توسط مورفولوژی مایع جامد تعریف شده است. فوم تیتانیوم با ساختارهای منفرد دندریتیک و لایه ای، از طریق استفاده از فراورده های غیر آبی و آبی تولید می شود. این مواد به عنوان یک نتیجه از خواص مکانیکی آنیزوتروپیک به عنوان یک نتیجه از ساختارهای منحنی آنیزوتروپیک. استحکام فشاری ب
رای بارهای موازی با جهت دیوار فوم تیتانیوم به طور متوسط ۲٫۵ برابر بیشتر از مواردی است که عمود بر جهت دیوار است. برنامه های کاربردی ساختاری بالقوه برای فوم تیتانیوم شامل ترکیب آن ها به ساختارهای سبک وزن و همچنین اجزای جذب انرژی مکانیکی می باشد. مهم ترین ملاحظات برای استفاده از فوم تیتانیوم در برنامه های کاربردی ساختاری شامل تخلخل، استحکام، انعطاف پذیری در فشرده سازی و هزینه می باشد. به دلیل هزینه های تولید کم، اکثر ورق های فلزی که برای برنامه های کاربردی ساختاری به فروش می رسند، دارای انواع آلومینیوم هستند. در مقایسه، تولید فوم تیتانیوم هزینه بیشتری را به ارمغان می آورد، اما این هزینه در کاربرد فضایی قابل دفاع است، در حالیکه این مواد در مقیاس کلی وزن کمتری را در مقایسه با مقیاس پذیرفته اند. هدایت حرارت پایین تر تیتانیوم نیز ممکن است در ساخت موشک قدردانی شود. قدرت ویژه، توانایی جذب انرژی و نقطه ذوب بالا باعث افزایش تیتانیوم بر روی آلومینیوم در کاربردهای هوا فضا و نظامی می شود. هنگامی که برای کاربردهای هوا فضا استفاده می شود، سطوح تخلخل نزدیک به ۹۰٪ مورد نظر است. فوم تیتانیوم قادر به حفظ استحکام کششی بالا در دما
ی ۴۰۰ درجه می باشد ° C؛ محدودیتی که توسط مقاومت کم فلز به اکسیداسیون اعمال می شود. کاربردهای هواشناسی. نیروی محرکه جایگزینی مواد فیت تیتانیوم در بخش هوا فضا از پنج عامل زیر است: مشکل فوری مهندسی و شاخه پیشرفته آن مهندسی هوا فضا، استفاده کارآمد از مواد و همچنین افزایش عمر مفید است. هسته پانل ساندویچ در سراسر صنعت هوافضا استفاده می شود؛ آن ها در داخل بدن، طبقه و پانل های داخلی مجتمع می شوند. ساختارهای ساندویچ از دو چهره جدا شده از یک هسته ضخیم و سبک وزن تشکیل شده است و بیشتر از چوب پلی اتیلن، پلیمرهای فوم، آلومینیوم چسب یا آلومینیوم یا Nomex (کاغذ) تشکیل شده است. به طور معمول، هسته ها با الیاف تقویت کننده ترکیب می شوند تا مدول برشی خود را افزایش دهند. در واقع، پلیمرهای تقویت شده فیبر کربن بالاترین خاصیت سختی و مقاومت این مواد را نشان می دهند. با این حال، پلیمرها در دماهای پایین تجزیه می شوند؛ بدین ترتیب اشتغال مواد مذکور به دلیل محدود بودن دامنه دما که ممکن است در داخل آن ها و همچنین خواص وابسته به رطوبت آن ها مورد استفاده قرار گیرد، به چالش های ذاتی تبدیل می شود. بزرگترین و ناکافی پیش بینی شده شکست در هسته ناش
ی از محلی سازی کرنش است. موضع گیری شبیه سازی به توسعه گروه هایی که در نتیجه انحراف فیزیکی در حالت جامد قرار می گیرند نشان می دهد. برای بهترین عملکرد، ساختار باید نیروی نیروی حداکثر پاسخ و جذب انرژی بالا را نشان می دهد. فوم تیتانیوم سبک وزن و سفت و دارای توانایی مقاومت در برابر انفجار است. علاوه بر این، استفاده از فوم های مبتنی بر تیتانیوم که توزیع تخلخل همگن را نشان می دهد، به طور قابل توجهی کاهش خطرات ناشی از موضع کشیدن را می دهد. نسبت قدرت بالا به وزن فوم تیتانیوم، فرصتی را برای افزایش سختی خمش و برش و همچنین قابلیت جذب انرژی در طی دوره خم شدن فراهم می کند. فوم تیتانیوم ممکن است در محیط هایی با درجه حرارت بالا (تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد) استفاده شود ° C) ساختارهای کامپوزیت نیز ممکن است تولید شوند؛ نشان داده شده که مونوفیلم های سیلیکون کاربید به فوم های Ti-6-Al-4V مدول الاستیک 195 GPa و استحکام کششی 800 MPa را نشان می دهند. فوم تیتانیوم که ساختارهای منافذ اکسایش را نشان می دهد، برای ترکیب در هسته پانل های ساندویچ به علت عملکرد برش خود را افزایش می دهند. فوم با این ساختار منافذ نسبت پواسون منفی را در یک یا چند اب
عاد نشان می دهد. نسبت پواسون به عنوان نسبت کرنش انقباضی جانبی به سویه کششی طولی برای فوم تحت فشار کششی یکسانی در جهت بارگذاری تعریف می شود. مواد Auxetic به طور معمول قادر به مقاومت در برابر قطرات از طریق پاسخ خود را به فشرده سازی؛ پس از فشرده سازی، قرارداد مواد Auxetic. تحقیقات نشان می دهد علاوه بر مقاومت به زاویه، فوم اکسایتی باعث جذب بیشتر صدا و ارتعاش، مقاومت برشی و مقاومت به چقندگی می شود. این ساختارها همچنین خمش سینکلاستی را نشان می دهند که نتیجه آن می تواند به یکپارچگی در پانل های ساندویچ منحنی تبدیل شود. ایمپلنت های زیست پزشکی. آلیاژهای تیتانیوم مواد انتخابی برای طیف گسترده ای از ایمپلنت های زیست پزشکی هستند. ایمپلنت های آلی تیتانیوم که در حال حاضر استفاده می شوند عبارتند از: مفصل ران، پیچ استخوان، مفصل زانو، اتصالات ستون فقرات، مفاصل شانه و صفحات استخوانی. این آلیاژها از ورقه های با درجه بالا، فوم تیتانیوم تجاری خالص با فرمولاسیون بالا، و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت با قدرت بالا استفاده می کنند. تیتانیوم برای استفاده در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و توموگرافی کامپیوتری (CT), که کاربردهای آن ر
ا برای کاربردهای ایمپلنت زیست پزشکی به همراه دارد. بیومارکرهای: ریزساختار. ایمپلنتهای بیومدیک باید برای راحتی بیمار و تخلخل بالا و سطح سطح چربی پایین داشته باشند تا عروق و رشد استخوان جدید را تسهیل کنند. ایده آل، ایمپلنت اجازه می دهد جریان سیال آسان برای تغذیه سلولی و ضرب osteoblast و همچنین مهاجرت برای کلونیزاسیون سلولی ایمپلنت برای تبدیل شدن به یکنواخت. منافذ موجود در ماتریس سلولی فوم، ماتریکس خارج سلولی استخوان را تقلید می کند، به بدن اجازه می دهد که با ایمپلنت مواجه شود. تخلخل ایمپلنت همچنین باعث افزایش جذب و تسریع در گردش خون می شود، زیرا سلول ها قادر به پیوستن، تکثیر و تشکیل توابع اولیه می باشند. نشان داده شده است که اندازه ماکرو پور ۲۰۰–۵۰۰ است μm برای رشد گلبول های جدید استخوان و انتقال مایعات بدن ترجیح داده می شود. محدودیت پایین توسط اندازه سلول ها کنترل می شود (~ ۲۰ μm)، و سطح بالاتری از طریق دسترسی به سایت های پیوند مربوط به سطح سطح خاص است. منافذ ضخیم بیشتر در رشد بافت و حرکت بیوفیلد کمک می کند. منیزیم های غیر انعطاف پذیر، منافذ دراز (مانند کسانی که قابل دستیابی از طریق تکنیک ریخته گری) می توانند
در ایمپلنت های استخوان مفید باشند، زیرا آن ها می توانند ساختار استخوان را بیشتر تقلید کنند. هندسه سطح متخلخل فوم باعث افزایش استخوان در رشد می شود، لنگرگاه برای تثبیت را فراهم می کند و تضمین می کند که استرس ها از ایمپلنت به استخوان منتقل می شوند. زبری سطح در منافذ می تواند استخوان را در رشد افزایش دهد، و اندازه سلول های بزرگتر باعث رشد سریع تر بافت می شود. برای بهینه سازی قابلیت ایمپلنت و توانایی موفقیت آمیز با استخوان، ممکن است لازم باشد دستکاری روش های تولید مواد را برای تغییر ساختار منافذ کف ایجاد کنید. تغییرات در ساختار منافذ می تواند به طور مستقیم بر قدرت ایمپلنت و سایر ویژگی های کلیدی تأثیر بگذارد. بیومارکرهای: خواص مکانیکی. استخوان انسانی انسان دارای سفتی بین ۱۲ تا 23 GPa است؛ کنترل دقیق و اصلاح پارامترهای تولید برای رسیدن به نقاط قوت مشابه ضروری است برای عملی بودن ادغام. درستی پیش بینی مدول یانگ برای فوم ها برای ادغام واقعی زیست پزشکی ضروری است. عدم انطباق مدول یانگ بین ایمپلنت و استخوان می تواند منجر به ایجاد اثرات محافظتی در برابر استرس شود. ایمپلنت که معمولاً مدول یانگ بالاتر از استخوان را نشان می
دهد، بیشترین بار را جذب می کند. به عنوان یک نتیجه از این عدم تعادل، تراکم استخوان شروع می شود کاهش می یابد، مرگ بافتی و در نهایت شکستگی ایمپلنت وجود خواهد داشت. استخوان طبیعی توانایی تنظیم فیبر محلی را از مناطق تنش کم به سمت مناطق تنش بالا از طریق توزیع تخلخل نشان می دهد، در نتیجه حداکثر آسایش عمومی را افزایش می دهد. محققان با استفاده از تحلیل عناصر محدود، تأثیر پر شدن حفره ها را با استخوان بر خواص مکانیکی بررسی کردند. آن ها نتیجه گرفتند که رشد تولید استخوان به طور قابل توجهی خواص مکانیکی را بهبود می بخشد، که نشان دهنده کاهش پلاستیسیته موضعی و غلظت تنش است. در واقع، فوم تیتانیوم در این مطالعه به استخوان اجازه می دهد تا توانایی طبیعی خود را برای تنظیم فیبر محلی از مناطق تنش کم در جهت مناطق استرس بالا نشان دهد. آزمایش ها نشان داد که ترکیبات تصادفی از اندازه و شکل منافذ، موجب کاهش مدول یانگ می شود. مدل های نظری برای اندازه گیری مؤلفه یانگ برای اندازه گیری منافذ و توزیع شکل منفرد حساب نمی شود، بنابراین اندازه گیری های تجربی باید در حضور اندازه و توزیع منافذ ناهمگن انجام شود. این یک محدودیت از مدل های میکرو مکانیک
بحث شده در بالا است. osseointegration. ایمپلنت های مورد استفاده در حال حاضر پس از عمل جراحی اولیه، زمان زیادی را برای پیوستن به بدن وارد می کنند. چسبندگی واقعی بین ایمپلنت و استخوان برای رسیدن به آن دشوار است و متأسفانه میزان موفقیت فیبرهای ایمپلنت به دلیل عدم موفقیت ایمپلنت در دستیابی به استخوان است. با افزایش تعداد افراد نیاز به ایمپلنت ارتوپدی، توسعه مواد با پتانسیل ساختاری و بیولوژیکی برای بهبود پوکی استخوان بسیار مهم است. استفاده از فوم های مبتنی بر تیتانیوم یک راه برای بهبود زیست سازگاری بالقوه و کاهش اثرات محافظتی استرس از مواد در حال حاضر مورد استفاده Bioimplant است. با در نظر گرفتن روند رشد طبیعی استخوانی، مشکل درک osseointegration بهتر است. در بدن، استخوان و بافت، خود بازسازی را تجربه می کنند، و تغییرات ساختاری به طور معمول در پاسخ به محرک های محیطی رخ می دهد. موفقیت آمیز osseointegration در سه مرحله اصلی رخ می دهد که از روش های زیست شناختی طبیعی پیروی می کنند: ۱) پیوستن ایمپلنت به تشکیل استخوان، ۲) تطبیق جرم استخوان جدید برای حمل وزن و ۳) بازسازی ساختار استخوان جدید. مرحله اول در این فرایند برای م
وفقیت کلی مهم تر است؛ ایمپلنت و استخوان باید یک اتصال سریع ایجاد کنند و این پیوند باید قوی و پایدار باشد. با توجه به ساختار متخلخل آن، ایمپلنت فوم فلزی تیتانیوم ممکن است بتواند با استخوان استخراج کند و زمان بهبودی بیمار را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اساساً، فوم به عنوان ماتریس خارج سلولی در بدن به عنوان بافت در آن یکپارچه می شود. امروزه ایمپلنت هایی که اغلب برای جایگزینی استخوان استفاده می شوند، توانایی ارتقاء این ویژگی ها را ندارند، که در استخوان طبیعی دیده می شوند و در نتیجه ایمپلنت ها عمر محدودی دارند. این پدیده osseointegration به همان شکل عمل شکستگی مستقیم عمل می کند. با این حال، به جای یک پایان قطعه استخوان مجدداً به استخوان وصل می شود، انتهای قطعه به یک سطح ایمپلنت متصل می شود. در مطالعه بر روی تداخل فیبروبلاستی با آلیاژ Ti6Al4V با تخلخل بالا، فوم فلزی از دلبستگی و تکثیر سلول، مهاجرت از طریق شبکه متخلخل حمایت کرده و قادر به حفظ یک جمعیت سلولی بزرگ است. افزایش زیست فعالیت از طریق پوشش. تمایل تیتانیوم به ایجاد لیکس اکسید روی سطح آن از خوردگی سطوح در تماس با بافت های انسان جلوگیری می کند زیرا اکسیدهای
سطحی انتشار یون های فلزی را از مواد فله تا سطح به حداقل می رساند. هنگامی که تیتانیوم یک پوشش را برای ایجاد زیست سازگاری بیشتر به دست می آورد، می تواند سطوح تیتانیوم زیست سازگار را تبدیل به یک رابط می کند که بتواند چسبندگی استئوآب را افزایش دهد و قادر به ارتقاء osseointegration باشد. امروزه تحقیقات به شدت بر بهبود میزان موفقیت یکپارچه سازی تمرکز کرده و از درک فرایند طبیعی رشد استخوان و ترمیم برای ایجاد پوشش هایی که سطوح سطح و خواص سطحی ایمپلنت را افزایش می دهد استفاده می شود. این تنظیمات به ساختار مصنوعی اجازه می دهد تا مواد بیولوژیکی را تقلید کرده و با عوارض جانبی منفی کمتر به بدن برسد. تحقیقات بالینی و رادیوگرافی ۳ ساله ایمپلنت ها را در انسان هایی که توسط هیدروکسی آپوپتیت نانوکریستال (HA) پوشش داده شده اند برای حمایت از استخوان سازی اسفنجی، در نظر گرفتند. HA نانوبلورال با سطح خشن زیادی از منافذ اتصال بین ۱۰ تا ۲۰ ساخته شد nm از ژل ماتریکس سیلیکا، و در نتیجه ساختار متخلخل استخوان است. میانگین میزان از دست دادن استخوان حاشیه ناقص بود و مقادیر periotest نشانگر یک استئوسینتگرایی جامد بود. در حقیقت، منافذها به طو