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Last update was two weeks ago already, and now I finally have some news…and exciting ones.

Basically in these two weeks I’ve been rushing to get everything done: I’ve been preparing new samples of even more concentrated alloys, I’ve been doing magnetic analysis, electron scanning and scattering, X-ray analysis and diffraction…
Lots of stuff, and the results are intriguing 😉

If you red the other updates (first, second, third, fourth) you already know that we are talking about a new Zirconium alloy, with a biocompatible material which has a lower magnetic susceptibility compared to the one of Zr (which is already notably lower than the one of the wide used Titanium).

The point is that adding that element the crystal structure of Zr changes, lets say from a geometry A to a geometry C passing through an intermediate geometry B.
From the magnetic point of view the best structure is B, followed by A and C; the problem is that B is brittle so it can’t be used for prosthesis, so we are bonded to the A structure which can withstand only 1% of alloying element before changing.
The aim of this project is to add much more alloying element maintaining the A structure, and I’m proud to say that so far I’ve reached a 10% alloying maintaining more than the 80% A structure.

In fact what we have is a metal/metal composite material in which there are island of an Y element in a matrix of X, while at the boundaries between X and Y there is a gradual change in structure from one to the other .
The point is that controlling the sintering temperature is possible to obtain different structures and morphologies, which is the most intriguing part of the results since we are talking about the extension, structure and chemical composition of those zones.
Now the next step is to run the mechanical (bending) test to see the consequences of such structures in the mechanical properties, while I’ll study more in detail the microstructure of the samples.
Then I’ll try to produce even more concentrated composites trying to further lowering the magnetic susceptibility.


L’ultimo aggiornamento rilsale ormai a due settimane fa, e ora ho delle novità…e di quelle interessanti.

Praticamente in queste due settimane ho corso come un matto: ho preparato nuovi campioni di leghe ancora più concentrate, ho fatto analisi magnetiche, elettroniche e a raggi X per caratterizzare i campioni prodotto adesso e in passato…
Tanta roba insomma, ma i risultati sono affascinanti.

Se avete letto gli altri aggiornamenti (primo, secondo, terzo e quarto) sapete già un bel po’ di cose. Sapete che si sta parlando di leghe di zirconio per applicazioni biomediche, legate con un materiale biocompatibile per formare una nuova lega caratterizzata da una bassissima suscettibilità magnetica (riducendo ulteriormente la già bassa suscettibilità dello zirconio, che già di per sè è molto più bassa di quella del Titanio che è ad oggi il metallo più usato per prostetica).

Il punto è che aggiungendo questo elemento allo zirconio questo cambia struttura cristallina, diciamo per semplicità che da A passa a B e poi a C man mano che si aggiunge soluto.
Ebbene, dal punto di vista magnetico la struttura migliore è la B, a seguire sono A e C; il problema è che B è fragile e quindi ovviamente non utilizzabile per la costruzione di protesi.
In conclusione quindi siamo vincolati alla struttura A, dato che ottenere la C andrebbe a peggiorare le proprietà dello zirconio puro. Tuttavia lo zirconio prima di cambiare struttura riesce ad accogliere non più dell’1% di soluto.
L’obiettivo del progetto quidni è quello di aumentare la quantità di soluto nella lega, in modo da ridurre la suscettibilità magnetica, mantenendo tuttavia la struttura A. Ebbene sono contento di poter dire che sono riuscito ad inserire il 10% di soluto mantenendo una struttura che per più dell’80% è A.

In realtà quella che ho prodotto non è una lega ma piuttosto un composito metallo/metallo costituito da delle isole di elemento Y all’interno di una matrice X, mentre all’interfaccia fra i due elementi si osserva una transizione di forma cristallina e composizione chimica da uno all’altro.
La parte interessante è che giocando con la temperatura di sinterizzazione è possibile gestire la morfologia finale di queste zone di transizione, intese come composizione chimica, estensione, forma cristallina, microstruttura.
Oltra il prossimo passo è quello di testare la resistenza dei campioni (prove di flessione) per collegare le microstrutture che ho ottenuto con le proprietà meccaniche, mentre studierò più nel dettaglio le strutture dei campioni già fatti.
Infine proverò a produrre compositi ancora più concentrati per vedere fin dove ci si possa spingere.

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One thought on “COLABS update

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