মেডিকেল টাইটানিয়ামের জারা বৈশিষ্ট্যের বিশ্লেষণ

সামাজিক অগ্রগতি এবং অর্থনৈতিক উন্নয়নের সাথে, বিশেষ করে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে, চিকিৎসা কারণ উল্লেখযোগ্য সাফল্য অর্জন করেছে। তাদের মধ্যে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে বিকশিত চিকিৎসা পণ্য সামগ্রীগুলি মানুষের টিস্যুগুলির চিকিত্সা এবং মেরামত এবং মানুষের টিস্যু এবং অঙ্গগুলির কার্যকারিতা উন্নত করতে একটি অপরিবর্তনীয় ভূমিকা পালন করে এবং টাইটানিয়াম এবং স্ট্রিপ অ্যালো ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। নীচে, এই কাগজটি সংক্ষিপ্তভাবে মেডিকেল টাইটানিয়ামের জারা প্রতিরোধের বিশ্লেষণ করে।

একটি গুরুত্বপূর্ণ কার্যকরী উপাদান হিসাবে, টাইটানিয়াম এর কম ঘনত্ব, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি এবং ভাল জারা প্রতিরোধের কারণে মহাকাশ, শক্তি শিল্প, চিকিৎসা সরবরাহ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। মেডিকেল টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের বিকাশকে মোটামুটিভাবে তিনটি সময়কালে ভাগ করা যায়:

প্রথম পর্যায়ে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম এবং Ti-6AI-4V দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়; দ্বিতীয় পর্যায় হল: + Ti-5a1-2.5fe এবং Ti-6Al-7Nb হল প্রতিনিধি সংকর ধাতু; তৃতীয় পর্যায়ে উন্নত জৈবিক কর্মক্ষমতা এবং নিম্ন ইলাস্টিক মডুলাস টাইপ একটি টাইটানিয়াম খাদ প্রধান প্রতিরক্ষা লাইন সঙ্গে পণ্য বিকাশ হয়. নতুন টাইটানিয়াম খাদ উপকরণের প্রয়োগ বর্তমান মূলধারার চিকিৎসা ডিভাইসের উন্নয়ন দিক হবে।

1970 এর দশকে চীনে মেডিকেল টাইটানিয়াম অ্যালয় পদার্থের উপর গবেষণা শুরু হয়েছিল যখন ti-2.5al-2.5mo-2.5zr (TAMZ) তৈরি হয়েছিল। 1990-এর দশকে, টিআই-6আল-4ভি, টি-আল-2.5ফে এবং টিআই-6 স্বাধীন বুদ্ধিবৃত্তিক সম্পত্তি অধিকারের সাথে পর্যায়ক্রমে বিকশিত হয়েছিল

আল-৭এনবি উপাদান। চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস নতুন টাইটানিয়াম অ্যালয় ti-24nb-4zr-7.6snও তৈরি করেছে। বর্তমানে, চীনে টাইটানিয়াম খাদ উন্নয়ন প্রধানত যুগান্তকারী নতুন উপকরণ এবং টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ সক্রিয় প্রয়োগের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।

1, টাইটানিয়ামের জারা

টাইটানিয়াম একটি তাপগতিগতভাবে অস্থির ধাতু, এবং এর ভোঁতা সম্ভাবনা নেতিবাচক। স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য -1.63v। অতএব, ভাল জারা প্রতিরোধের সাথে, বায়ুমণ্ডলে প্যাসিভেশন সম্পত্তি এবং জলীয় দ্রবণ সহ একটি অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করা সহজ।

1. বিভিন্ন মিডিয়াতে টাইটানিয়ামের জারা প্রতিরোধের

চিকিৎসা সামগ্রীর জারা প্রতিরোধের অধ্যয়ন করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। একদিকে, কিছু ধাতব আয়ন বা ইমপ্লান্ট করা উপাদানের জারা পণ্য জৈবিক টিস্যুতে প্রবেশ করে, যা বিভিন্ন ডিগ্রির শারীরবৃত্তীয় প্রতিক্রিয়াকে ট্রিগার করতে পারে; অন্যদিকে, শরীরের তরল উপস্থিতির কারণে, কিছু উপাদানের কর্মক্ষমতা গুরুতরভাবে অবনমিত হতে পারে, যার ফলে তাদের দ্রুত ক্ষতি বা এমনকি ব্যর্থতাও হতে পারে। মানবদেহের পরিবেশ তুলনামূলকভাবে জটিল, যা ট্রেস উপাদানগুলির দ্রবীভূত হওয়ার এবং অক্সাইড স্তরের স্থায়িত্ব পরিবর্তন করার সম্ভাবনা বেশি। সামান্য ঘর্ষণ টাইটানিয়াম পৃষ্ঠে গঠিত প্যাসিভেশন ফিল্মকে বিভিন্ন মাত্রায় ক্ষতি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি অক্সিজেন দরিদ্র পরিবেশে, অক্সাইড স্তরের স্থিতিশীলতা দুর্বল হয়ে যায় এবং এটি ক্ষতিগ্রস্ত হলে, এটি অবিলম্বে মেরামত করা যায় না বা একটি নতুন অক্সাইড স্তর তৈরি করতে পারে না, যা ক্ষয় হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে। মানবদেহের বারবার নড়াচড়া এবং যন্ত্রের ব্যবহারে এই ধরনের পরিস্থিতি খুব কমই এড়ানো যায়। প্লাস্টিকের বিকৃতি উপকরণগুলির কাঠামোগত অবস্থাকে পরিবর্তন করবে এবং তারপরে উপকরণগুলির ক্ষয় কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করবে। উপকরণের জারা বৈশিষ্ট্যের উপর প্লাস্টিকের বিকৃতির প্রভাব ভিন্ন। প্লাস্টিকের বিকৃতির প্রক্রিয়ায়, অভ্যন্তরীণ চাপের ঘনত্বের কারণে ইন্টারফেস এবং শস্যে ত্রুটি দেখা দেয়। অতএব, প্লাস্টিকের বিকৃতি উপকরণের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতাকে দুর্বল করে দেবে।

2. টাইটানিয়ামের জারা প্রক্রিয়া

টাইটানিয়াম হল IVB গ্রুপের একটি ট্রানজিশন উপাদান, যা রাসায়নিকভাবে সক্রিয় এবং অক্সিজেনের সাথে দারুণ সখ্যতা রয়েছে। যেকোন অক্সিজেন-ধারণ করে, টাইটানিয়ামের পৃষ্ঠে একটি ঘন প্যাসিভেশন ফিল্ম তৈরি করা সহজ, যা খুবই পাতলা, এবং এর পুরুত্ব সাধারণত কয়েক ন্যানোমিটার থেকে দশ ন্যানোমিটার পর্যন্ত হয়। টাইটানিয়াম অ্যালয় প্যাসিভেশন ফিল্মের অস্তিত্ব পৃষ্ঠের সক্রিয় দ্রবীভূত ক্ষেত্র এবং দ্রবীভূতকরণের হারকে হ্রাস করে, এইভাবে দ্রবীভূত হওয়ার কারণে ক্ষতি প্রতিরোধ করে। এছাড়াও, প্যাসিভেশন ফিল্মটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে মেরামত করা যেতে পারে এবং ক্ষতিগ্রস্ত হলে, একটি নতুন প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম দ্রুত তৈরি করা যেতে পারে। অতএব, টাইটানিয়ামের ভাল জারা প্রতিরোধের আছে। জীবের মধ্যে ইমপ্লান্ট করা টাইটানিয়ামের জারা ফর্মগুলিকে পিটিং জারা, স্ট্রেস ক্ষয়, ফাটল জারা, গ্যালভানিক ক্ষয় এবং পরিধানের ক্ষয়গুলিতে ভাগ করা যায়।

2.1 অভ্যন্তরীণ ক্ষয়

স্ট্রেস জারা এমন ঘটনাকে বোঝায় যে ধাতু ফাটল যখন প্রসার্য চাপ এবং ক্ষয় একই সময়ে কাজ করে। সাধারণ প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: প্রসার্য চাপের ক্রিয়ার ফলে ধাতব পৃষ্ঠে গঠিত প্রতিরক্ষামূলক ফিল্মটি ভেঙে যায়, যা পিটিং বা ফাটলের ক্ষয়ের ফাটল উত্স তৈরি করে এবং গভীরতায় বিকাশ করে। একই সময়ে, প্রসার্য চাপের ক্রিয়া প্রতিরক্ষামূলক ফিল্মটি বারবার ভেঙে যেতে পারে, প্রসার্য চাপের লম্বভাবে ফাটল তৈরি করতে পারে এবং এমনকি ফ্র্যাকচারের দিকে পরিচালিত করে।

2.1.1 টাইটানিয়াম খাদ এর চাপ প্রতিক্রিয়া প্রভাবিত কারণ

টাইটানিয়াম খাদের SCC হল পরিবেশ, চাপ এবং উপাদানের ফলাফল। SCC অত্যন্ত নির্বাচনী, যতক্ষণ না উপরের তিনটি বিষয়ের যে কোনো একটি পরিবর্তন করা হয়, SCC ঘটবে না।

1) পরিবেশ

(1) মাঝারি

টাইটানিয়াম খাদের SCC জলীয় দ্রবণ, পাতিত জল, জৈব দ্রবণ এবং গরম লবণের মতো অনেক মাধ্যমের ক্রিয়ায় ঘটতে পারে। বিভিন্ন মিডিয়াতে SCC মেকানিজম ভিন্ন।

(2) PH মান

টাইটানিয়াম খাদ এর SCC উপর pH মানের প্রভাব এখনও বেশ ভিন্ন। সাধারণভাবে, পিএইচ মান বৃদ্ধির সাথে টাইটানিয়াম খাদের SCC সংবেদনশীলতা হ্রাস পায়। যখন pH মান 13-14 হয়, তখন SCC প্রায়ই দমন করা যেতে পারে। যাইহোক, 2-3 এর pH মান সহ একটি শক্তিশালী ক্ষয়কারী পরিবেশ এমনকি স্থানীয় ফাটলের সামনে যেখানে SCC পরিবর্তন ঘটে সেখানে তৈরি হতে পারে।

(3) সম্ভাব্য

SCC ডিগ্রীর উপর সম্ভাব্য প্রভাব অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ. খাদের SCC সংবেদনশীল সম্ভাবনা খাদ এবং মাঝারি দ্বারা গঠিত জারা সিস্টেমের সাথে ভিন্ন। উদাহরণস্বরূপ, যখন হ্যালাইড সমন্বিত জলীয় দ্রবণে b-টাইটানিয়াম খাদের সম্ভাবনা প্রায় - 600mV হয়, তখন SCC বৃদ্ধি পায়; অতিরিক্ত প্যাসিভেশন সম্ভাবনার অধীনে, ফাটলও দেখা দেয়; যাইহোক, যখন সম্ভাবনা - 1000mV-এর চেয়ে কম হয়, তখন কোনও ফাটল নেই৷ Cl - এবং Br - ধারণকারী জলীয় দ্রবণে, ti8al1mo1v-এর SCC সংবেদনশীল সম্ভাবনা হল - 500mv - - 600mV। I - ধারণকারী জলীয় দ্রবণে, সংবেদনশীল সম্ভাবনা 0mV-এর উপরে।

(4) তাপমাত্রা

তাপমাত্রা একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ যা টাইটানিয়াম অ্যালয়েসে SCC এর প্রজন্মকে প্রভাবিত করে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে SCC সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি পায়। 300-500 ডিগ্রী গরম লবণ বায়ু পরিবেশে, ti6al3mo2zr0.5sn খাদ এর স্ট্রেস জারা 450 ডিগ্রীর উপরে SCC এর জন্য আরও সংবেদনশীল। H2S + CO2 + NaCl + s এর দ্রবণে, একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ PD বা Mo সহ Ti6Al4V সংকর ধাতুর SCC সংবেদনশীলতা 250 ডিগ্রির তুলনায় 200 ডিগ্রি কম। কিন্তু মানবদেহে ইমপ্লান্ট করা উপকরণের তাপমাত্রার প্রতি সীমিত সংবেদনশীলতা থাকে।

(5) Cl আয়ন ঘনত্ব

দ্রবণে Cl - এর ঘনত্ব যত বেশি হবে, SCC সংবেদনশীলতা তত বেশি হবে।

2) মানসিক চাপ

কোল্ড ওয়ার্কিং, ফরজিং, ওয়েল্ডিং, হিট ট্রিটমেন্ট বা অ্যাসেম্বলির সময় মিশ্রের অবশিষ্ট চাপের কারণে ঘটে যাওয়া SCC দুর্ঘটনাগুলি সমগ্র SCC দুর্ঘটনার 40% জন্য দায়ী। উপরন্তু, অপারেশন চলাকালীন উত্পন্ন বাহ্যিক চাপ, ক্ষয় পণ্যের ভলিউম প্রভাবের কারণে সৃষ্ট বাহ্যিক চাপ, বা ক্ষয় পণ্যের আয়তনের প্রভাবের কারণে সৃষ্ট অসম চাপ সবই SCC-এর চাপের উৎস। স্ট্রেস লেভেল যত বেশি হবে, SCC এর সময় তত কম হবে।

3) উপকরণ

একই পরিবেশগত মাধ্যমে, যদি রাসায়নিক গঠন, পৃথকীকরণ, গঠন, শস্যের আকার, স্ফটিক ত্রুটি, বৈশিষ্ট্য, তাপ চিকিত্সা এবং পদার্থের পৃষ্ঠের অবস্থা ভিন্ন হয়, তবে তাদের স্ট্রেস জারা আচরণ এবং মাত্রাও ভিন্ন। টাইটানিয়াম খাদের সাথে অল্প পরিমাণে PD, Mo বা Ru যোগ করা এর স্ট্রেস জারা সংবেদনশীলতা কমাতে পারে। পিক এজিং ট্রিটমেন্টের পরে Ti6Al4V এবং ti15v3cr3al3sn অ্যালয়গুলির SCC সংবেদনশীলতা অ্যানিলড অ্যালয়গুলির তুলনায় বেশি। যখন Ti6Al4V অ্যালোয় অক্সিজেনের পরিমাণ 0.13% এর চেয়ে কম হয়, তখন SCC সংবেদনশীলতা ব্যাপকভাবে হ্রাস পেতে পারে।

2.1.2 সাধারণ সমাধান

নির্দিষ্ট মিডিয়াতে টাইটানিয়াম খাদের SCC সংবেদনশীলতা দূর করতে বা কমাতে নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে:

1) অবশিষ্ট চাপ দূর করুন

যন্ত্রাংশ তৈরি করার পরে উত্পন্ন স্থানীয় অবশিষ্ট চাপ সামগ্রিক অ্যানিলিং বা স্থানীয় অ্যানিলিং এর মাধ্যমে নির্মূল করা যেতে পারে। এই সময়ে, উপাদানের শক্তি, প্লাস্টিকতা বা কঠোরতার উপর তাপ চিকিত্সার নেতিবাচক প্রভাব বিবেচনা করা উচিত।

2) অ্যালোয়িং

প্রথাগত সংকর ধাতুগুলির জন্য, একটি উপযুক্ত পরিমাণ PD, Mo বা Ru এর SCC প্রতিরোধকে উন্নত করার জন্য পরিস্থিতি অনুযায়ী সংকর ধাতুতে যোগ করা যেতে পারে।

3) পৃষ্ঠ চিকিত্সা

টাইটানিয়াম খাদের পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করে, উপাদানটির জৈব সামঞ্জস্যতা এবং পরিধান প্রতিরোধের উন্নতি করা যেতে পারে এবং ক্র্যাক তৈরির সময় এবং গতি হ্রাস এবং বিলম্বিত হতে পারে।

2.2 ফাটল জারা

যখন মাধ্যমটি ধাতব অংশ এবং ধাতব বা অ{0}}ধাতুর মধ্যে গঠিত ফাঁকে থাকে, তখন এটি ফাঁকে ধাতুর ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করতে পারে, যাকে গ্যাপ ক্ষয় বলা হয়। ফাটল জারা এক ধরনের স্থানীয় জারা। যখন টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদের মধ্যে একটি ফাঁক থাকে, ফাঁকে অক্সিডাইজিং পদার্থের অভাবের কারণে, এটি একটি অ্যানোডে পরিণত হয় এবং প্যাসিভেশন ফিল্মকে ধ্বংস করে। সাধারণত, ফাটলের ক্ষয় তিনটি পর্যায়ের মধ্য দিয়ে যায়: ① ফাটলে অক্সিজেন খরচ; ② একটি ম্যাক্রো ব্যাটারি গঠন, এবং pH মান ড্রপ; ③ প্যাসিভেশন ফিল্মটি সক্রিয় হয় এবং সম্পূর্ণরূপে ধ্বংস না হওয়া পর্যন্ত দ্রবীভূত হয়। এটি পাওয়া গেছে যে হ্যাঙ্কসের দ্রবণে 37 ডিগ্রিতে উপাদানটির ক্র্যাভিস ক্ষয় ডিগ্রী হল NiTi > NiTiCu > 316L > Ti6Al4V ≈ Ti; Ti এবং Ti6AI4V এর হ্যাঙ্কস দ্রবণে শক্তিশালী ফাটল জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে।

2.3 পরিধান এবং জারা

পরিধান জারা হল যে যখন ধাতু এবং মাঝারি একে অপরের সংস্পর্শে থাকে, তখন আপেক্ষিক চলাচলের গতি বড় হয়, যার ফলে ধাতব পৃষ্ঠটি পরিধানের শিকার হয় এবং তারপরে ধাতুর ত্বরিত ক্ষয় ঘটায়। যখন টাইটানিয়াম একটি ইমপ্লান্ট হিসাবে রোপণ করা হয়, এটি একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে অপারেটিং যন্ত্রগুলির সাথে পরিধান করবে, যা পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মকে ধ্বংস করবে। যদি এই অক্সাইড ফিল্মটি সময়মতো মেরামত করা না যায়, তাহলে ইমপ্লান্ট করা ধাতুটি আরও ক্ষয় বা এমনকি ব্যর্থ হবে।

আধুনিক ক্লিনিকাল মেডিসিনের দ্রুত বিকাশের জন্য জৈব চিকিৎসা সামগ্রী হল গুরুত্বপূর্ণ উপাদান ভিত্তি, এবং 21 শতকের উপাদান গবেষণার প্রধান বিষয়। টাইটানিয়াম, একটি নতুন ধরনের ক্ষয়-প্রতিরোধী উপাদান হিসেবে-, দারুণ উন্নতি করেছে। এর ভাল জৈব সামঞ্জস্যতা এবং জারা প্রতিরোধের কারণে, এটি বায়োমেডিকাল ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। যাইহোক, মানব পরিবেশে টাইটানিয়াম প্রয়োগে এখনও অনেক সমস্যার সমাধান করা বাকি রয়েছে। অতএব, বায়োমেডিকাল উপকরণগুলির দ্রুত বিকাশ ডিজাইন এবং শুরু করার জন্য সমস্ত দিকগুলিতে টাইটানিয়াম উপকরণগুলির কার্যকারিতা গভীরভাবে অধ্যয়ন করা উচিত।