Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/15928
| Title: | การศึกษาโครงสร้างจุลภาคและค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียม Ti-AI-V-Nb |
| Other Titles: | A study of microstructure and young's modulus of the Ti-Al-V-Nb titanium alloys |
| Authors: | อนัญญา รัมมะทรง |
| Advisors: | กอบบุญ หล่อทองคำ เอกรัตน์ ไวยนิตย์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | lgobboon@chula.ac.th ekkarutv@mtec.or.th |
| Subjects: | โลหะผสมไทเทเนียม |
| Issue Date: | 2552 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | ปัจจุบันโลหะผสมไทเทเนียมได้รับความนิยมนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนวัสดุฝังในร่างกายมนุษย์ (Orthopedic implants) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่นเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม 316L โลหะผสมโคบอลต์อย่างไรก็ตาม ค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมยังคงสูงกว่ากระดูกมนุษย์ จึงได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญของปัญหาอาการเจ็บปวดในบริเวณจุดเชื่อมต่อระหว่างกระดูกมนุษย์กับวัสดุฝังใน และนำไปสู่การคลายตัวของการเกาะยึดระหว่างวัสดุฝังในและกระดูก งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียม Ti6Al4V ที่มีค่ามอดุลัสของยังเหมาะสมที่นำไปใช้เป็นวัสดุฝังในร่างกาย โดยเริ่มจากเตรียมชิ้นงานทดสอบจากเศษโลหะผสมไทเทเนียม Ti6Al4V และผสมไนโอเบียมในปริมาณ 2, 6, 8 และ 12 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก หลอมรวมกันในเตาอาร์คสุญญากาศ เพื่อศึกษาผลของไนโอเบียมต่อการเปลี่ยนแปลงค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมด้วยเครื่อง Grindosonic พร้อมกับยืนยันผลการทดสอบคุณสมบัติทางกลด้วยการวัดค่าความแข็ง การศึกษาลักษณะโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาด ถูกมาใช้เพื่อยืนยันผลของไนโอเบียมต่อการเปลี่ยนแปลงค่ามอดุลัสของยัง นอกจากนี้ ยังศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนของชิ้นงานทดสอบโลหะผสมไทเทเนียมในสารละลายแฮงค์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ผลจากการศึกษาของงานวิจัยนี้ พบว่า โลหะผสมไทเทเนียมมีโครงสร้างจุลภาคแบบ Widmanstätten ประกอบด้วย โครงสร้างแบบเข็มอัลฟาในเนื้อพื้นเบต้า โดยโครงสร้างแบบเข็มอัลฟามีแนวโน้มลดลง เมื่อผสมไนโอเบียมปริมาณสูงขึ้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการลดลงของค่ามอดุลัสของยังสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมสภาพหล่อ (As-cast titanium alloys) ปริมาณไนโอเบียม 11.42 เปอร์เซ็นต์ ช่วยลดค่ามอดุลัสของยังจาก 107 กิกะปาสคาล มาอยู่ที่ 89 กิกะปาสคาล การอบชุบทางความร้อนของชิ้นงานที่ผ่านการทุบขึ้นรูปทำให้ค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมเพิ่มขึ้นประมาณ 8 เท่า เมื่อเทียบกับโลหะผสมไทเทเนียมสภาพหล่อ อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมการกัดกร่อนของโลหะผสมไทเทเนียมไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่อทดสอบด้วยวิธีการแบบโพเทนชิออไดนามิคโพลาไรเซชัน (Potentiodynamic polarization measurement) |
| Other Abstract: | Nowadays, the titanium alloys are widely used for orthopedic implants because of their excellent properties compared with stainless steels 316L, cobalt base alloys. However, its Young’s modulus is still more than modulus of bone, so it causes a pain in joining area and to loose of implant. This work was intended to develop the Ti6Al4V titanium alloy to have an appropriated Young’s modulus for orthopedic implant. Initially, the Ti6Al4V titanium alloy scrap and pure niobium 2, 6, 8 and 12 weight percent were melted by vacuum arc melting furnace. The effect of niobium content on young’s modulus of titanium alloys were experimented by Grindosonic tester. To support the measured young’s modulus of these alloys, the hardness was tested and microstructure was also observed by optical and scanning electron microscopes. Furthermore, to study corrosion behavior of those alloys, the polarization curves were evaluated in Hank’s balance salt solution at 37 degree Celsius. Based on experimental results, microstructure of the Ti-Al-V-Nb alloys were a typical Widmanstätten structure, acicular alpha on beta matrix. The acicular alpha decreased when niobium content increased which resulted in the effect on young’s modulus of the as-cast titanium alloys. Increasing of the niobium content up to 11.42 weight percent in the as-cast Ti-Al-V-Nb, the young’s modulus decreased from 107 GPa to 89 GPa. Heat treatment of the as-forged those alloys resulted in increasing the young’s modulus up to 8 times. However, the corrosion behavior of all as-cast Ti-Al-V-Nb alloys showed no any significant change by potentiodynamic polarization measurement. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2552 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมโลหการ |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/15928 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2009.1388 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2009.1388 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ananya_ru.pdf | 7.87 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.