วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2552

ปัจจุบันโลหะผสมไทเทเนียมได้รับความนิยมนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนวัสดุฝังในร่างกายมนุษย์ (Orthopedic implants) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่นเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม 316L โลหะผสมโคบอลต์อย่างไรก็ตาม ค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมยังคงสูงกว่ากระดูกมนุษย์ จึงได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญของปัญหาอาการเจ็บปวดในบริเวณจุดเชื่อมต่อระหว่างกระดูกมนุษย์กับวัสดุฝังใน และนำไปสู่การคลายตัวของการเกาะยึดระหว่างวัสดุฝังในและกระดูก งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียม Ti6Al4V ที่มีค่ามอดุลัสของยังเหมาะสมที่นำไปใช้เป็นวัสดุฝังในร่างกาย โดยเริ่มจากเตรียมชิ้นงานทดสอบจากเศษโลหะผสมไทเทเนียม Ti6Al4V และผสมไนโอเบียมในปริมาณ 2, 6, 8 และ 12 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก หลอมรวมกันในเตาอาร์คสุญญากาศ เพื่อศึกษาผลของไนโอเบียมต่อการเปลี่ยนแปลงค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมด้วยเครื่อง Grindosonic พร้อมกับยืนยันผลการทดสอบคุณสมบัติทางกลด้วยการวัดค่าความแข็ง การศึกษาลักษณะโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาด ถูกมาใช้เพื่อยืนยันผลของไนโอเบียมต่อการเปลี่ยนแปลงค่ามอดุลัสของยัง นอกจากนี้ ยังศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนของชิ้นงานทดสอบโลหะผสมไทเทเนียมในสารละลายแฮงค์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ผลจากการศึกษาของงานวิจัยนี้ พบว่า โลหะผสมไทเทเนียมมีโครงสร้างจุลภาคแบบ Widmanstätten ประกอบด้วย โครงสร้างแบบเข็มอัลฟาในเนื้อพื้นเบต้า โดยโครงสร้างแบบเข็มอัลฟามีแนวโน้มลดลง เมื่อผสมไนโอเบียมปริมาณสูงขึ้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการลดลงของค่ามอดุลัสของยังสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมสภาพหล่อ (As-cast titanium alloys) ปริมาณไนโอเบียม 11.42 เปอร์เซ็นต์ ช่วยลดค่ามอดุลัสของยังจาก 107 กิกะปาสคาล มาอยู่ที่ 89 กิกะปาสคาล การอบชุบทางความร้อนของชิ้นงานที่ผ่านการทุบขึ้นรูปทำให้ค่ามอดุลัสของยังของโลหะผสมไทเทเนียมเพิ่มขึ้นประมาณ 8 เท่า เมื่อเทียบกับโลหะผสมไทเทเนียมสภาพหล่อ อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมการกัดกร่อนของโลหะผสมไทเทเนียมไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่อทดสอบด้วยวิธีการแบบโพเทนชิออไดนามิคโพลาไรเซชัน (Potentiodynamic polarization measurement)