Ti-6Al-7Nb

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

سبيكة التيتانيوم Ti-6Al-7Nb (رمز UNS: R56700 ) هي سبيكة من نوع ألفا-بيتا، تم تصنيعها لأول مرة عام 1977، وتحتوي على 6% ألومنيوم و7% نيوبيوم . تتميز هذه السبيكة بقوة عالية، ولها خصائص مشابهة لسبيكة التيتانيوم Ti-6Al-4V السامة للخلايا، والتي تحتوي على الفاناديوم. تُستخدم سبيكة Ti-6Al-7Nb كمادة لصناعة مفاصل الورك الاصطناعية. [ 1 ]

تُعدّ سبيكة Ti-6Al-7Nb إحدى سبائك التيتانيوم التي تتكون من طور ألفا سداسي (مُثبَّت بالألومنيوم ) وطور بيتا منتظم مركزي الجسم (مُثبَّت بالنيوبيوم ). تتميز هذه السبيكة بخصائص ميكانيكية مُحسَّنة، ومقاومة أعلى للتآكل، وتحمل بيولوجي أفضل مقارنةً بسبائك Ti-6Al-4V . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

الخصائص الفيزيائية

تعتمد الخصائص الفيزيائية للسبيكة بشكل أساسي على شكلها ونسب أحجام الأطوار الموجودة، وذلك بناءً على المعايير المُستمدة من عملية التصنيع. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

ملكيةالحد الأدنى للقيمةالقيمة القصوىوحدة
كثافة4.514.53جم/سم 3
صلابة27002900ميجا باسكال
نقطة الانصهار18001860ك
حقوق خاصة540560جول/كجم*ك
الحد المرن895905ميجا باسكال
محتوى الطاقة7501250ميغا جول/كجم
الحرارة الكامنة للانصهار360370كيلوجول/كيلوجرام

كما هو موضح في الجدول أعلاه، تُعدّ السبائك إحدى الطرق الفعّالة لتحسين الخواص الميكانيكية، وبما أن النيوبيوم ينتمي إلى نفس مجموعة الفاناديوم في الجدول الدوري ، فإنه يعمل أيضًا كعنصر مُثبِّت لطورَي ألفا وبيتا (على غرار سبيكة Ti-6Al-4V)؛ ومع ذلك، فإن قوة سبيكة النيوبيوم أقل قليلًا من قوة سبيكة Ti-6Al-4V. ويرتبط الاختلاف الرئيسي بين Ti-6Al-4V وTi-6Al-7Nb بعوامل مختلفة، مثل تقوية المحلول الصلب، وتقوية تحسين البنية التي توفرها البنية ثنائية الطور المُحسَّنة، والاختلاف في البنية المجهرية بين السبيكتين. [ 8 ]

إنتاج

يُنتج سبيكة Ti-6Al-7Nb باستخدام تقنيات تعدين المساحيق . ومن أكثر الطرق شيوعًا الكبس الساخن، والقولبة بالحقن المعدني ، والخلط والكبس. في إنتاج هذه السبيكة، تُستخدم عادةً درجة حرارة تلبيد تتراوح بين 900 و1400 درجة مئوية. يُؤدي تغيير درجة حرارة التلبيد إلى تغيير خصائص سبيكة Ti-6Al-7Nb، مثل اختلاف المسامية والبنية المجهرية، بالإضافة إلى اختلاف التركيب بين أطوار ألفا وبيتا وألفا + بيتا. في السنوات الأخيرة، أصبح من الممكن أيضًا تصنيع سبائك Ti-6Al-7Nb باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة، مثل الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM) والطباعة الشعاعية الإلكترونية (EBM). [ 9 ] [ 10 ]

المعالجة الحرارية

أثبتت المعالجة الحرارية للتيتانيوم تأثيرها الكبير في تقليل الإجهادات المتبقية، وتحسين الخواص الميكانيكية (مثل مقاومة الشد أو مقاومة الإجهاد عن طريق المعالجة الحرارية والتقادم). علاوة على ذلك، توفر المعالجة الحرارية مزيجًا مثاليًا من الليونة وقابلية التشغيل والاستقرار الهيكلي نظرًا للاختلافات في البنية المجهرية ومعدلات التبريد بين طوري ألفا وبيتا. [ 11 ]

يؤثر معدل التبريد على البنية المورفولوجية. فعند تقليل معدل التبريد، مثلاً من التبريد بالهواء إلى التبريد البطيء، تزداد سماكة وطول مورفولوجيا طور ألفا المتحول، وتتركز ضمن عدد أقل من مستعمرات ألفا الأكبر حجماً. [ 12 ] يُعد حجم مستعمرة ألفا من أهم الخصائص الميكروية نظراً لتأثيره على خصائص الإجهاد وميكانيكا التشوه لسبائك ألفا + بيتا المعالجة في طور بيتا. [ 13 ]

التطبيقات

  • أجهزة الزرع التي تحل محل أشياء مثل  : الأنسجة الصلبة التالفة، ومفاصل الورك الاصطناعية، ومفاصل الركبة الاصطناعية، وصفائح العظام، والبراغي لتثبيت الكسور، وصمامات القلب الاصطناعية، وأجهزة تنظيم ضربات القلب، والقلوب الاصطناعية. [ 14 ]
  • التطبيق السني [ 15 ]

التوافق الحيوي

يتميز سبيكة Ti-6Al-7Nb بتوافق حيوي عالٍ . تتشبع أكاسيدها في الجسم ولا تنتقل داخله ، كما أنها لا تشكل عبئًا حيويًا. لا تُسبب هذه السبيكة تفاعلات مناعية ضارة في الأنسجة، وتُنتج عددًا أقل من نوى الخلايا العملاقة . كما تُظهر Ti-6Al-7Nb توافقًا عاليًا مع نمو الخلايا داخل جسم الإنسان. [ 16 ]

مواصفة

تشمل التسميات الخاصة بـ Ti-6Al-7Nb في اصطلاحات التسمية الأخرى ما يلي: [ 17 ]

  • UNS : R56700
  • معيار ASTM : F1295
  • معيار المنظمة الدولية للمقاييس: ISO 5832-11

مراجع

  1. ↑ فلاح، مأمون؛ لبيز، محمد؛ أصالة، عمر؛ دخيل، ليلى؛ طالب، أحلام؛ رزاق، حدة؛ إيوست ، آلان (21 يوليو 2014). "السلوك القبلي لسبائك Ti-6Al-4V و Ti-6Al-7Nb في الأطراف الاصطناعية الكاملة للورك" . التقدم في Tribology . 2014 : 1– 13. دوى : 10.1155/2014/451387 . اتش دي ال : 10985/9566 .
  2. ^ شليبوس، إدوارد. كونيتيكا، بوجوميلا؛ كورزينوفسكي، توماسز؛ ديبالا ، بوجدان (1 مايو 2011). “البنية المجهرية والسلوك الميكانيكي لسبائك Ti―6Al―7Nb المنتجة عن طريق ذوبان الليزر الانتقائي”. توصيف المواد . 62 (5): 488-495 . دوى : 10.1016/j.matchar.2011.03.006 .
  3. ↑ ليو، شوانيونغ؛ تشو، بول ك.؛ دينغ، تشوانشيان (24 ديسمبر 2004). "تعديل سطح التيتانيوم وسبائك التيتانيوم والمواد ذات الصلة للتطبيقات الطبية الحيوية". علوم وهندسة المواد: التقارير . 47 (3): 49-121 . CiteSeerX 10.1.1.472.7717 . doi : 10.1016/j.mser.2004.11.001 . 
  4. ↑ لوبيز، م. ف؛ غوتيريز، أ؛ خيمينيز، ج. أ (15 فبراير 2002). "سلوك التآكل في المختبر لسبائك التيتانيوم الخالية من الفاناديوم". مجلة إلكتروكيميكا أكتا . 47 (9): 1359-1364 . doi : 10.1016/S0013-4686(01)00860-X .
  5. ↑ لوتجيرينغ، ج. (15 مارس 1998). "تأثير المعالجة على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية لسبائك التيتانيوم (α+β)". علم وهندسة المواد: أ . 243 (1): 32-45 . doi : 10.1016/S0921-5093(97)00778-8 .
  6. ↑ عجيل، سامي أبو النون؛ الزبيدي، ثائر ل.؛ سوادي، عبد السلام ك. (2007). "تأثير ظروف المعالجة الحرارية على البنية المجهرية لسبائك Ti-6Al-7Nb المستخدمة في زراعة الأعضاء الجراحية" . مجلة الهندسة والتكنولوجيا . 25 (ملحق 3): 431-442 . doi : 10.30684/etj.25.3.15 . S2CID 55885379 . 
  7. ↑ "الخصائص: سبائك التيتانيوم - خصائص وتطبيقات Ti6Al7Nb" .
  8. ↑ كوباياشي، إي.؛ وانغ، تي. جيه.؛ دوي، إتش.؛ يوناياما، تي.؛ هاماناكا، إتش. (1998). "الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم-6 ألومنيوم-7 نيوبيوم المستخدمة في صناعة الأسنان". مجلة علوم المواد: المواد في الطب . 9 (10): 567-574 . doi : 10.1023/A:1008909408948 . PMID 15348689. S2CID 13241089 .  
  9. ↑ بولزوني، لياندرو؛ هاري بابو، ن.؛ رويز-نافاس، إليسا ماريا؛ غوردو، إيلينا (2013). "مقارنة البنية المجهرية وخواص سبيكة Ti-6Al-7Nb المُعالجة بطرق مختلفة لتعدين المساحيق". مواد هندسية رئيسية . 551 : 161-179 . doi : 10.4028/www.scientific.net/KEM.551.161 . hdl : 10016/20805 . S2CID 137360703 . 
  10. ^ أوليفيرا ، ف. تشافيز، ر. بيرتازولي، ر. كرم، ر. (ديسمبر 1998). "تحضير وتوصيف سبائك تي النب للزراعات العظمية" . المجلة البرازيلية للهندسة الكيميائية . 15 (4): 326-333 . دوى : 10.1590 / S0104-66321998000400002 . S2CID 94310566 . 
  11. ↑ سيركومب، تيم؛ جونز، نويل؛ داي، روب؛ كوب، آلان (26 سبتمبر 2008). "المعالجة الحرارية لمكونات Ti-6Al-7Nb المنتجة بتقنية الصهر الانتقائي بالليزر". مجلة النماذج الأولية السريعة . 14 (5): 300-304 . doi : 10.1108/13552540810907974 .
  12. ↑ سيركومب، تيم؛ جونز، نويل؛ داي، روب؛ كوب، آلان (26 سبتمبر 2008). "المعالجة الحرارية لمكونات Ti-6Al-7Nb المنتجة بتقنية الصهر الانتقائي بالليزر". مجلة النماذج الأولية السريعة . 14 (5): 300-304 . doi : 10.1108/13552540810907974 .
  13. ↑ لوتجيرينغ، ج. (15 مارس 1998). "تأثير المعالجة على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية لسبائك التيتانيوم (α+β)". علم وهندسة المواد: أ . 243 (1): 32-45 . doi : 10.1016/S0921-5093(97)00778-8 .
  14. ↑ إلياس، سي إن؛ ليما، جيه إتش سي؛ فالييف، آر؛ مايرز، إم إيه (1 مارس 2008). "التطبيقات الطبية الحيوية للتيتانيوم وسبائكه". مجلة JOM . 60 (3): 46-49 . Bibcode : 2008JOM....60c..46E . doi : 10.1007/s11837-008-0031-1 . S2CID 12056136 . 
  15. ↑ كوباياشي، إي.؛ وانغ، تي. جيه.؛ دوي، إتش.؛ يوناياما، تي.؛ هاماناكا، إتش. (1 أكتوبر 1998). "الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم-6 ألومنيوم-7 نيوبيوم المستخدمة في صب الأسنان". مجلة علوم المواد: المواد في الطب . 9 (10): 567-574 . doi : 10.1023/A:1008909408948 . PMID 15348689. S2CID 13241089 .  
  16. ↑ ديسيجي، جون (نوفمبر 2008). مواد الزرع (ملف PDF) ( الطبعة الثانية). سينثيس. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 11 ديسمبر 2015. 
  17. ↑ ميلن، إيان؛ ريتشي، آر أو؛ كاريهالو، بي إل (25 يوليو 2003). التيتانيوم وسبائك التيتانيوم المعيارية . إلسيفير. ص 163. ISBN  9780080490731.في: سوميتا، م.؛ هاناوا، ت.؛ أونيشي، إ.؛ يوناياما، ت. (2003). "عمليات الفشل في المواد المعدنية الحيوية". السلامة الهيكلية الشاملة . ص 131-167 . doi : 10.1016/B0-08-043749-4/09143-6 . ISBN  978-0-08-043749-1.

للمزيد من القراءة

  • كازيك-كيسيك، أليسيا؛ كاليمبا-ريك، إيزابيلا؛ سيمكا، فويتش (2019). "أكسدة سبيكة Ti-6Al-7Nb من الدرجة الطبية في معلق هيدروكسي أباتيت Ca(H2PO2)2" . المواد . 12 ( 18): 3002. Bibcode : 2019Mate...12.3002K . doi : 10.3390/ma12183002 . PMC 6766300. PMID 31527501 .  
  • إيجيما، د؛ يوناياما، ت؛ دوي، هـ؛ هاماناكا، هـ؛ كوروساكي، ن (أبريل 2003). "خصائص التآكل لسبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم-6 ألومنيوم-7 نيوبيوم المستخدمة في تركيبات الأسنان". المواد الحيوية . 24 (8): 1519-1524 . doi : 10.1016/s0142-9612(02)00533-1 . PMID 12527293 . 
  • حمد، ذكرى الأول؛ فتح الله، عبدالبسيط أ.؛ وحيد، عامر صبحي؛ العزاوي، زينة جي إم؛ تساو، يينغ قوانغ؛ سونغ كه (1 يونيو 2018). “التقييم البيوميكانيكي لطلاءات النانو زركونيا على براغي زرع Ti-6Al-7Nb في أرنب Tibias”. العلوم الطبية الحالية . 38 (3): 530-537 . دوى : 10.1007 / s11596-018-1911-4 . بميد 30074223 . S2CID 49365946 .  
  • كجزير، أنيتا؛ جرزيسزكزوك، علا؛ كجزير، فويتشخ؛ نوفينسكا، كاتارزينا؛ كازماريك، مارسين؛ تارنوفسكي، ميشال؛ فيرزشون، تاديوش (2017). “خصائص سبائك التيتانيوم Ti6Al7Nb النيتروكربورية تحت ظروف تفريغ التوهج”. قانون الهندسة الحيوية والميكانيكا الحيوية . 19 (4): 181-188 . دوى : 10.5277 / ABB-00892-2017-03 . بميد 29507440 . 
  • أوساثانون، ثانافوم؛ بيسبينيوونغ، كريتشاي؛ أركسورنوكيت، مانسوانغ؛ تاكاهاشي، هيديكازو؛ بافاسانت، براسيت (1 يوليو 2006). "يعزز سبيكة Ti-6Al-7Nb انتشار الخلايا وتخليق الفيبرونيكتين والأوستيوبونتين في الخلايا الشبيهة بالخلايا العظمية". مجلة علوم المواد: المواد في الطب . 17 (7): 619-625 . doi : 10.1007/s10856-006-9224-8 . PMID 16770546. S2CID 8548688 .  
  • بينيكامب، بيتر هـ.؛ جيسمان، يان؛ ديدريش، أوليفر؛ بوريان، بيورن؛ ويمر، ماركوس أ.؛ فراوشيغر، فينزينز م.؛ كرافت، كلايتون ن. (مارس 2006). "الاستجابة الوعائية الدقيقة قصيرة المدى للعضلات المخططة لسبائك التيتانيوم النقي تجاريًا (cp-Ti)، وسبائك التيتانيوم-6 ألومنيوم-4 فاناديوم (Ti-6Al-4V)، وسبائك التيتانيوم-6 ألومنيوم-7 نيوبيوم (Ti-6Al-7Nb)" . مجلة أبحاث جراحة العظام . 24 (3): 531-540 . doi : 10.1002/jor.20066 . PMID 16463365. S2CID 39224569 .  
  • كرافت، كلايتون ن.؛ بوريان، بيورن؛ ديدريش، أوليفر؛ جيسمان، يان؛ ويمر، ماركوس أ.؛ بينيكامب، بيتر هـ. (1 أكتوبر 2005). "استجابة الأوعية الدموية الدقيقة للعضلات المخططة لسبائك المفاصل الشائعة: دراسة مقارنة في الجسم الحي باستخدام سبائك CoCrMo وTi-6Al-4V وTi-6Al-7Nb". مجلة أبحاث المواد الطبية الحيوية، الجزء أ . 75أ (1): 31-40 . doi : 10.1002/jbm.a.30407 . PMID 16078208 . 
  • دوارتي، لايس ت.؛ بولفاريني، كلاوديميرو؛ بياجيو، سونيا ر.؛ روشا-فيلو، روميو س.؛ ناسينتي، بيدرو أ.ب. (1 أغسطس 2014). "نمو طبقات أكسيد مسامية خالية من الألومنيوم على التيتانيوم وسبائكه Ti-6Al-4V وTi-6Al-7Nb بواسطة الأكسدة الدقيقة بالقوس الكهربائي" . علم وهندسة المواد: ج . 41 : 343-348 . doi : 10.1016/j.msec.2014.04.068 . PMID 24907769 . 
  • خان، م.أ.؛ ويليامز، ر.ل.؛ ويليامز، د.ف. (أبريل 1999). "سلوك التآكل لسبائك التيتانيوم Ti–6Al–4V وTi–6Al–7Nb وTi–13Nb–13Zr في محاليل البروتين". مواد حيوية . 20 (7): 631-637 . doi : 10.1016/s0142-9612(98)00217-8 . PMID 10208405 . 
  • شالا، ف.س.أ.؛ مالي، س.؛ ميسرا، ر.د.ك. (يوليو 2013). "انخفاض السمية واستجابة خلوية فائقة للخلايا قبل العظمية لسبائك Ti-6Al-7Nb ومقارنتها بسبائك Ti-6Al-4V". مجلة أبحاث المواد الطبية الحيوية، الجزء أ . 101أ (7): 2083-2089 . doi : 10.1002/jbm.a.34492 . PMID 23349101 .