SİNTERLEME SICAKLIKLARI VE MAGNEZYUM OKSİT İLAVESİNİN HİDROKSİAPATİTİN ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ


Creative Commons License

Pazarlıoğlu S. S., Algan O.

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences, cilt.24, sa.1, ss.1-14, 2021 (Hakemli Dergi)

Özet

Bu çalışmada farklı sinterleme sıcaklıkları (900-1300oC) ve farklı oranlardaki magnezyum oksit (MgO; ağırlıkça %0.5, %1 ve %2) ilavelerinin ticari saflıktaki bir hidroksiapatit (HA)’ in mikroyapısal, fiziksel ve mekanik özelliklerine etkileri incelendi. MgO ilavesiz HA’ in basma dayanımı ve kırılma tokluğu özelliklerinin üç ana nedenden dolayı (dekompoze olma, aşırı tane büyümesi ve mikro çatlak oluşumu) 1100oC' nin üzerindeki sıcaklıklarda azaldığı belirlendi. Tüm numunelerde ana faz olarak HA, eser faz olarak ise beta/alfa-trikalsiyum fosfat ve kalsiyum oksit (MgO ilavesiz HA’ te) ile whitlockite (MgO ilaveli HA’ te) tespit edildi. MgO ilavesi ile saf HA’ te meydana gelen tane büyümesinin engellendiği görüldü. Ağırlıkça %1 oranında MgO ilaveli HA’ te ait mikroyapıların, diğerlerine kıyasla daha homojen ve düzgün tanelerden oluştuğu tespit edildi. HA’ e ağırlıkça %0.5 ve %1 oranlarında MgO ilavesinin tüm sıcaklıklarda saf HA’ e ait özelliklerin artmasına katkı sağladığı belirlendi. Poroziteli yapısı nedeniyle, %2 MgO ilaveli HA tüm sinterleme sıcaklıklarında diğerlerinden daha düşük sinterlenebilirliğe ve özelliklere sahip olduğu belirlendi. %1 MgO ilaveli HA’ nin, saf HA’ e oranla %38 oranında daha fazla basma dayanımı (183.25±25.09 MPa) ve %53 oranında daha fazla kırılma tokluğuna (1.472±0.041 MPam1/2) sahip olduğu, ancak düşük kırılma tokluğu nedeniyle insan vücudunda kullanıma uygun olmadığı belirlendi.

In this study, the effects of different sintering temperatures (900-1300oC) and the addition of different amounts of magnesium oxide (0.5%, 1% and 2% by weight) to microstructural, physical and mechanical properties of a commercial purity hydroxyapatite were examined. Although the physical properties of hydroxyapatite without magnesium oxide increased with increasing sintering temperature, the compressive strength and fracture toughness properties decreased at temperatures above 1100oC due to three main reasons (decomposition, excessive grain growth and microcrack formation). While the main phase for all samples was hydroxyapatite; beta/alpha-tricalcium phosphate and calcium oxide in hydroxyapatite, and whitlockite in magnesium oxide added hydroxyapatites were detected as trace phase. It was determined that the average grain size of magnesium oxide added hydroxyapatites for all temperatures was lower than that of pure hydroxyapatite. However,  the microstructures of 1% by weight of magnesium oxide HA are composed of more homogeneous and uniformly grains. The addition of magnesium oxide to hydroxyapatite in the ratio of 0.5% and 1% was found to contribute to the increase of physical and mechanical properties of pure hydroxyapatite at all temperatures. Due to its porous structure, 2% magnesium oxide added hydroxyapatite had lower sinterability than others. The 1% magnesium oxide added hydroxyapatite has 38% more resistant to compression strength (183.25±25.09 MPa) and has 53% more fracture toughness (1.472±0.041 MPam1/2)  than pure HA, but is not suitable for use in the human body due to its low fracture toughness.