Üç farklı oksit seramik ilavesinin beta-trikalsiyum fosfata etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada; ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranlarında olmak üzere lityum alüminat (Li-AlO2), baryum zirkonat (BaZrO3) ve baryum titanat (BaTiO3) ilavelerinin ve sinterleme sıcaklıklarının (1000oC-1250oC), kimyasal çöktürme yöntemi ile üretilen beta-trikalsiyum fosfat (β-TCP)'ın mikroyapısal, mekanik ve in-vitro biyoaktivite özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla X-ışınları ve taramalı elektron mikroskobu analizleri ile %boyca kısalma, yoğunluk, sertlik ve basma mukavemeti ölçümleri gerçekleştirildi. Yapılan incelemeler neticesinde saf β-TCP için en yüksek özelliklerin (Boyca küçülme:%6.87±0.58, Yoğunluk: 2.70±0.01 g/ cm3, Sertlik: 1.99±0.16 GPa ve Basma Mukavemeti: 127.66±9.29 MPa) 1200oC' lik sinterleme sıcaklığında meydana geldiği, ancak; 1250oC' lik sıcaklıkta tüm özelliklerin azaldığı (Boyca küçülme: %6.46±0.93, Yoğunluk: 2.53±0.09 g/ cm3, Sertlik: 1.37±0.07 GPa ve Basma Mukavemeti: 81.66±7.37 MPa) ve bunun da β-TCP' nin dekompoze olmasından kaynaklı olduğu belirlendi. Benzer sıcaklıklar için benzer davranışlar LiAlO2, BaZrO3 ve BaTiO3 ilaveli numunelerde de görülse de, en uygun ağırlıkça %3 α-LiAlO2 ilave oranının ve en uygun sinterleme sıcaklığının 1200oC olduğu belirlendi. Bu oranda ve bu sıcaklıkta sinterlenen bu malzeme için boyca kısalma, yoğunluk, sertlik ve basma mukavemeti değerleri sırasıyla %10.02±0.14, 2.89±0.00 g/ cm3, 3.16±0.35 GPa ve 192.66±9.54 MPa olarak ölçülürken, BaZrO3 ilaveli numunelerde bu değerler sırasıyla %14.11±1.29, 2.88±0.01 g/ cm3, 2.59±0.18 GPa ve 163.00±8.18 MPa , BaTiO3 ilaveli numunelerde ise %14.26±1.04, 2.80±0.03 g/ cm3, 3.02±0.20 GPa ve 170.70±9.37 MPa olarak ölçüldü. Saf β-TCP' ye oranla α-LiAlO2 ilaveli numunelerdeki özelliklerin daha yüksek oranda olmasının üç ana nedeni vardır: Bunlardan birincisi; α-LiAlO2 ilavesi ile β-TCP' nin stabilizasyonun artırılması, ikincisi; β-TCP tanelerindeki büyümenin engellenmesi, üçüncüsü ise α-Li-AlO2 ile β-TCP arasında belirtilen sıcaklıklardaki difüzyon nedeniyle oluşan fazlardır.

In this study; Beta-tricalcium phosphate (β-tricalcium phosphate) produced by the chemical precipitation method at 1%, 3% and 5% by weight of lithium aluminate (LiA-lO2), barium zirconate (BaZrO3) and barium (BaTiO3) additions and sintering tempera-tures (1000oC-1250oC). The effect of TCP) on microstructural, mechanical and in-vitro bioactivity properties was investigated. For this purpose, % shortening, density, hard-ness and compressive strength measurements were carried out by X-ray and scanning electron microscopy analysis. As a result of the examinations, the highest properties for pure β-TCP (Shrinkage in length: 6.87±0.58%, Density: 2.70±0.01 g/ cm3, Hardness: 1.99±0.16 GPa and Compressive Strength: 127.66±9.29 MPa) occur at 1200oC sintering temperature. came, however; At 1250oC, all properties decrease (Shrinkage in length: 6.46±0.93, Density: 2.53±0.09 g/ cm3, Hardness: 1.37±0.07 GPa and Compressive Strength: 81.66±7.37 MPa) and this is due to the decomposition of β-TCP was found to be originating. Although similar behaviors for similar temperatures were observed in the samples with the addition of LiAlO2, BaZrO3and BaTiO3, it was determined that the most suitable 3% wt% α- LiAlO2 addition rate and the most suitable sintering temperature were 1200oC. For this material sintered at this rate and at this temperature, the shortening, density, hardness and compressive strength values were measured as 10.02±0.14, 2.89±0.00 g/ cm3, 3.16±0.35 GPa and 192.66±9.54 MPa, respectively, for BaZrO3 added samples. 14.11±1.29, 2.88±0.01 g/ cm3, 2.59±0.18 GPa and 163.00±8.18 MPa, and 14.26±1.04%, 2.80±0.03 g/ cm3, 3.02±0.20 GPa and 170.70±9.37 MPa in BaTiO3 added samples. There are three main reasons for the higher rate of properties in α- LiAlO2 added samples compared to pure β-TCP: First of these; Increasing the stabilization of β-TCP with the addition of α- LiAlO2, second; The growth inhibition of β-TCP grains and the third phase are the phases formed by diffusion between α- LiAlO2 and β-TCP at the specified temperatures.