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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학술저널
- 저자정보
- 발행연도
- 2020.9
- 수록면
- 143 - 155 (13page)
- DOI
- 10.14815/kjdm.2020.47.3.143
이용수
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치과용 생체재료로서 큰 사용가치가 있는 재료인 지르코늄 합금은 기존의 상업용 생체재료와 비교하였을 때, 매우 낮은 자화율을 가지며, 인체의 골과 유사한 수준의 탄성계수 값을 갖는다. 생체재료에 대하여 자기적 및 기계적 특성을 평가하기 위하여 Zircaloy4-xCu 합금 시편을 설계 및 제작하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) Zircaloy4-xCu 합금의 자화율이 매우 낮은 수준(10<SUP>-6</SUP>㎤g<SUP>-1</SUP>) 임을 확인하였으며, 이는 기존의 상용 생체재료로 널리 쓰이는 Ti 합금, Co 합금 등의 금속 소재와 비교할 때, 약 1/10 수준의 낮은 자화율을 보이므로 MRI 진단 시에 자화율 인공결함(susceptibility artifact)을 방지하는 것이 가능하게 되었다.
2) Zircaloy4-xCu 합금의 압축강도는 1261~1565 MPa이며 각각의 시험편에서 20~28 GPa에 해당하는 영률을 나타내었다. 이러한 결과는 인체의 골과 유사한 수준의 탄성계수 값(15~30 GPa)이므로 응력차폐(stress shield) 효과에 대한 극복이 가능할 것으로 판단되었다.
3) Zircaloy4-xCu 합금에서 미세조직적으로 기지부에는 a-Zr과 계면에는 Zr₂Cu 조대한 공정상을 확인하였으며, Cu의 첨가에 따라 금속간 화합물인 Zr2Cu 공정상이 증가하고 15%Cu 첨가하면 약 40%의 면적분율로 Zr₂Cu 공정상이 증가하였다.
4) Cu를 첨가한 합금에서는 압축강도와 연신율 그리고 인성이 감소하였으나, 항복강도와 경도는 증가하였다. 이는 기지인 a-Zr에 상대적으로 경한 Zr2Cu 공정상의 증가에 따른 결과이고 인장 하중이 작용할 때 a-Zr과 Zr₂Cu 계면이 취약해져 균열이 발생하고 연신율과 인성이 감소하였다.
5) Cu의 함량이 증가함에 따라 탄성에너지는 증가하고 10%Cu에서 최대치를 나타내었으나, 인성은 5%Cu 첨가 이후에 급격하게 감소하였다. 이러한 탄성에너지값의 증가는 항복강도가 증가하기 때문이며, 인성 값의 감소는 Zr₂Cu 공정상 증가로 인한 a-Zr 기지와 Zr₂Cu 계면에서의 파단이 발생하기 때문이었다.
1) Zircaloy4-xCu 합금의 자화율이 매우 낮은 수준(10<SUP>-6</SUP>㎤g<SUP>-1</SUP>) 임을 확인하였으며, 이는 기존의 상용 생체재료로 널리 쓰이는 Ti 합금, Co 합금 등의 금속 소재와 비교할 때, 약 1/10 수준의 낮은 자화율을 보이므로 MRI 진단 시에 자화율 인공결함(susceptibility artifact)을 방지하는 것이 가능하게 되었다.
2) Zircaloy4-xCu 합금의 압축강도는 1261~1565 MPa이며 각각의 시험편에서 20~28 GPa에 해당하는 영률을 나타내었다. 이러한 결과는 인체의 골과 유사한 수준의 탄성계수 값(15~30 GPa)이므로 응력차폐(stress shield) 효과에 대한 극복이 가능할 것으로 판단되었다.
3) Zircaloy4-xCu 합금에서 미세조직적으로 기지부에는 a-Zr과 계면에는 Zr₂Cu 조대한 공정상을 확인하였으며, Cu의 첨가에 따라 금속간 화합물인 Zr2Cu 공정상이 증가하고 15%Cu 첨가하면 약 40%의 면적분율로 Zr₂Cu 공정상이 증가하였다.
4) Cu를 첨가한 합금에서는 압축강도와 연신율 그리고 인성이 감소하였으나, 항복강도와 경도는 증가하였다. 이는 기지인 a-Zr에 상대적으로 경한 Zr2Cu 공정상의 증가에 따른 결과이고 인장 하중이 작용할 때 a-Zr과 Zr₂Cu 계면이 취약해져 균열이 발생하고 연신율과 인성이 감소하였다.
5) Cu의 함량이 증가함에 따라 탄성에너지는 증가하고 10%Cu에서 최대치를 나타내었으나, 인성은 5%Cu 첨가 이후에 급격하게 감소하였다. 이러한 탄성에너지값의 증가는 항복강도가 증가하기 때문이며, 인성 값의 감소는 Zr₂Cu 공정상 증가로 인한 a-Zr 기지와 Zr₂Cu 계면에서의 파단이 발생하기 때문이었다.
목차
서론
재료 및 방법
결과 및 고찰
결론
참고문헌
참고문헌 (13)
참고문헌 신청
Chen Q / 2015 / Metallic implant biomaterials / Mater Sci Eng R : Reports 87:1~57
Park J / 2007 / Biomaterials: An introduction / Springer-Verlag
Santos V / 2017 / Engineering of Biomaterials / Springer International Publishing :17~28
Gepreel MA / 2012 / Biocompatibility of Ti-alloys for long-term implantation / J Mech Behav Biomed 20:407~415
Ratner BD / 2004 / Biomaterials science: An introduction to materials in medicine / Elsevier Academic press
Park J / 2007 / Biomaterials: An introduction / Springer-Verlag
Santos V / 2017 / Engineering of Biomaterials / Springer International Publishing :17~28
Gepreel MA / 2012 / Biocompatibility of Ti-alloys for long-term implantation / J Mech Behav Biomed 20:407~415
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