Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Strength and microstructure of hydroxyapatite ceramics

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ความแข็งแรงและโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกไฮดรอกซีอะพาไทต์

Year (A.D.)

1993

Document Type

Thesis

First Advisor

Prapaipan Chantikul

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Physics

DOI

10.58837/CHULA.THE.1993.867

Abstract

An investigation into the role of microstructure in determining strength properties of hydroxyapatite ceramics has been carried out. The investigation consists of two parts. In the first part, monophase hydroxyapatite ceramics has been prepared and characterized. The results obtained from the indentation technique indicate that the monophase hydroxyapatite ceramics has a single-value fracture toughness with the value of 0.9 ± 0.1 MPam½ and is highly susceptible to subsequent in-service strength degradations and wears. In the second part, tetragonal zirconia containing 3 mol% yttria has been uniformly dispersed into hydroxyapatite, using the volume ratio of 20:80. The results obtained from the indentation technique indicate that the incorporation of yttria zirconia improves strength and weare properties of hydroxyapatite ceramics. The prepared zirconia-hydroxyapatite composite shows a much greater resistance to wear than the monophase hydroxyapatite ceramics. Its strength are also found to be significantly higher in the large-crack size domain, although this is offset by lower strengths in the small-crack size domain. Moreover, its strengths are independent of crack size. Such crack-insensitive strength is a desirable property in the context of in-service reliability, because a single, well-defined design stress level can be made without regard to the size of a crack.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

ในงานวิจัยนี้เราทำการตรวจสอบบทบาทของโครงสร้างจุลภาคที่มีต่อสมบัติความแข็งแรงของเซรามิกไฮดรอกซีอะพาไทต์ การตรวจสอบแบ่งออกเป็นสองส่วน ในส่วนแรกเราเตรียมเซรามิกไฮดรอกซีอะพาไทต์เฟสเดียวและหาลักษณะเฉพาะตัว ผลที่ได้จากเทคนิคอินเดนเทซันบ่งชี้ว่าความต้านทานการแตกหักของเซรามิกไฮดรอดซีอะพาไทต์เฟสเดียวมีค่าโดยมีค่าเท่ากับ 0.9 ± 0.1 MPam ½ และเซรามิกไฮ ดรอกซีอะพาไทต์มีความไวสูงต่อการเสื่อมความแข็งแรงและสึกกร่อนที่จะเกิดขึ้นภายหลังในระหว่างการใช้งาน ในส่วนที่สอง เรากระจายเตตระโกนอลเซอร์โคเนียที่มีอิทเทรียอยู่ 3 โมลเปอร์เซ็นต์ ลงในไฮดรอกซีอะพาไทต์อย่างสม่ำเสมอในอัตราส่วนปริมาตร 20 ต่อ 80 ผลที่ได้จากเทคนิคอินเดนเทซันบ่งชี้ว่าอิทเทรีย-เซอร์โคเนียที่กระจายลงไป ทำให้สมบัติความแข็งแรงและการสึกกร่อนของเซรามิกไฮดรอกซีอะพาไทต์ดีขึ้น คอมโพสิตเซอร์โคเนีย-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่เตรียมได้มีความต้านทานต่อการสึกกร่อนสูงกว่าเซรามิกไฮ ดรอกซีอะพาไทต์เฟสเดียวมาก ความแข็งแรงมีค่าสูงกว่าเซรามิกไฮดรอกซิอะพาไทต์เฟสเดียวในช่วงของรอยร้าวขนาดใหญ่ ถึงแม้ว่าจะมีค่าต่ำกว่าในช่วงของรอยร้าวขนาดเล็กก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้นความแข็งแรงของคอมโพสิตเซอร์โคเนีย-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ไม่ขึ้นกับขนาดรอยร้าว การที่ความแข็งแรงไม่ขึ้นกับรอยร้าวนี้เป็นสมบัติที่พึงปรารถนาในแง่ของความเชื่อถือได้ในระหว่างการใช้งาน เพราะทำให้สามารถออกแบบความเค้นกระทำที่มีค่าเดียวได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงขนาดรอยร้าว

Link to Full Text

Share

COinS