خلاصه توصيف اختراع عنوان اختراع " روشي براي توليد اكسيد بور (B2O3) از اسيد بوريك (H3BO3) طي فرايندهاي رفلاكس توام با تقطير و عمليات حرارتي" خلاصه اختراع روشي براي توليد اكسيد بور (B2O3) از اسيد بوريك (H3BO3) طي فرايندهاي رفلاكس توام با تقطير و عمليات حرارتي به شرح زير مي¬باشد. اين اختراع مربوط به صنعت مواد و شيمي مي باشد. روش نوين توليد اكسيد بور از اسيد بوريك، تركيبي از دو مرحله آبزدائي مي¬باشد. در مرحله اول تحت يك فرايند شيميايي، محلول اسيد بوريك و متانول با نسبت مشخص طي عمليات رفلاكس در دمائي حدود 67 درجه سانتيگراد به مدت 1/5 ساعت(90 دقيقه) به تري متيل بورات و بعد از انجام عمليات تقطير در دماي 54 درجه سانتيگراد، محلول به¬دست آمده سوزانده شده و به پودر متابوريك اسيد (HBO2) با اندازه ذره كمتر از 1/5(يك و نيم) ميكرومتر و ساختاري كريستالي تبديل مي¬گردد. در مرحله دوم، پودر متابوريك اسيد توليد شده طي يك فرايند عمليات حرارتي با نرخ كنترل شده حداكثر تا دماي 240 درجه سانتيگراد به مدت 2/5 ساعت (150 دقيقه) به پودر اكسيد بور آمورف با اندازه ذره كمتر از 1/5 (يك ونيم) ميكرومتر تبديل مي¬گردد. علاوه بر كاربردهاي متابوريك اسيد در صنعت، مهمترين كاربردهاي اكسيد بور، در صنايع شيشه و لعاب و همچنين در صنايع مواد و شيمي مي¬باشد.

براي كمك به ترميم بافت استخوان، از كاشتني هاي فلزي مي توان استفاده كرد. امروزه محققين در پي اين هستند كه با متخلخل كردن كاشتني ها، ضريب كشساني آنها را كاهش داده و از فرايند تنش سپري در بافت استخوان جلوگيري كنند. در اين اختراع، تيتانيوم به روش متالورژي پودر متخلخل شده تا خواص مكانيكي آن به استخوان نزديك گردد. سپس براي بهبود قابليت زيست فعالي ان، سطح آن به روش شيميايي اصلاح شده و زيست فعالي ان افزايش داده شده است تا بدين وسيله تثيب بهتر كاشتني در استخوان حاصل گردد.

بيش از ٩٠ ‏درصد فولاد توليدي در جهان با استفاده از فرايند ريخته گري مداوم توليد مي گردد كه در اين فرايند پودر هاي قالب نقشي حياتي را ايفا ميكند.هدفاز افزودن اين پودرها به مذاب درون قالب كاهش نيروي اصطكاك هنگام پايين كشيدن شمش از درون قالب جلوگيري از چسبندگي شمش به قالب كاهش سرعت انتقال حرارت محافظت سطح فولاد مذاب از اكسيداسيون و نهايتا جذب اخال هاي غيرفلزي از مذاب بوده است. هدف از اين اختراع حاضر توليد پودر شروع كننده (استارت) با مقادير كم فلورين با استفاده از كلينكر سيمان پرتلند مي باشد كه علاوه بر كاهش هزينه تمام شده ساخت اين پودر خوردگي كمتر تجهيزات را در اثر كاهش ميزان فلورين در آّ هاي سرد به دنبال دارد و در نهايت ريخته گري پايداري را ايجاد ميكند .در اين تحقيق نخست پودر قالب وارداتي كه در مجتمع فولاد مباركه اصفهان مورد استفاده قرار ميگيرد شناسايي گرديد و سپس به ساخت نمونه كم فلورين با خواص مشابه با آن مبادرت شد.به منظور پي بردن به نحوه عملكرد پودر توليدي تست ويسكومتر شياري جهت مقايسه ويسكوزيته آناليز حرارتي مقايسه اي جهت مقايسه دماي كريستاليزاسيون و آزمون پراش پرتو ايكس جهت تعيين ميزان كريستاليزاسيون آن انجام گرفت و با نمونه مرجع مقايسه گرديد. تركيب شيميايي پودر توليد شده شامل WTSIO2 33.41 و WTCAO29.4 و WTCAO29.4 و WTFE2O312.81 و NA2O6.44 و WTTIO2 8.34 و WTF 4.17 مي باشد.

آلياژ كبالت - كروم - موليبدن به طور وسيعي براي ساخت كاشتني هاي اورتوپدي و دندانپزشكي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين آلياژ به علت سختي بالا و ماشينكاري دشوار معمولا به روش ريخته گري دقيق شكل داده مي شود. اين آلياژ پس از ريخته گري از يك سوي نيازمند عمليات حرارتي همگن سازي و انحلال و از سوي ديگر نيازمند زيست فعال كردن سطح براي افزايش قابليت پيوند با بافت است. در اختراع انجام شده براي اولين بار در ايران زير لايه ريختگي از جنس آلياژ ASTM F-75 با هدف انحلال و همگن كردن ساختار و افزايش زيست فعالي سطح در تماس با مواد زيست فعال عمليات حرارتي شد. نمونه ها پس از ريخته گري دقيق در مجاورت مخلوطي از پودر هيدروكسي آپاتيت - شيشه زيستي در دماي 1220 درجه سانتي گراد و به مدت يك ساعت عمليات حرارتي شد. اين پوشش قابليت پيوند بين بافت زنده و كاشتني هايي نظير پروتز مفصل ران و زانو را افزايش داده و زمان التيام را كاهش مي دهد. اين اختراع باعث كاهش قابل توجه هزينه هاي توليد، كاهش زمان توليد، كاهش قيمت تمام شده و صرفه جويي قابل توجه در مصرف انرژي مي گردد.

فرايند ريخته گري دقيق براي ساخت قطعات با دقت ابعادي بالا در صنايع نظامي، نيروگاهي و پزشكي كاربرد گسترده اي دارد. كاشتني هاي جراحي از جنس آلياژ كبالت - كروم - موليبدن كه در پزشكي، دندانپزشكي و ارتوپدي به كار مي روند غالبا به روش ريخته گري دقيق تهيه مي شوند و سپس تحت عمليات پوشش دهي با بيوسراميك هاي زيست فعال قرار مي گيرند. اما در اختراع حاضر كه براي اولين بار در ايران و جهان انجام شده است امكان اعمال پوشش زيست فعال همزمان با فرايند ساخت به روش ريخته گري دقيق فراهم شده سات. در اين روش پوشش بيوسراميكي از جنس هيدروكسي آپاتيت درون قالب ريخته گري دقيق اعمال شده و سپس عمليات ريخته گري انجام مي شود. پس خروج قطعه از قالب قطعه ريخته شده داراي پوشش زيست فعال بر سطح است. اين پوشش توانايي پيوند بين بافت زنده و كاشتني هايي نظير پروتز مفصل ران و زانو را افزايش و زمان التيام را كاهش مي دهد. اين اختراع باعث كاهش بسيار زياد هزينه هاي توليد، كاهش زمان توليد و صرفه جويي قابل توجه در مصرف انرژي مي گردد.

آلياژ پايه كبالت ASTM F-75 به علت زيست سازگاري و خواص مكانيكي مطلوب براي كاربردهاي كاشتني جراحي مناسب است. كاشتني هاي از جنس اين آلياژ به روش ريخته گري دقيق ساخته مي شوند. هيدروكسي آپاتيت با تركيب شيميايي CA10(PO4)6(OH)2 كه به عنوان يك ماده زيست فعال شناخته مي شود هنگام قرارگيري در محيط هاي زيستي توانايي پيوند با بافت زنده را دارد. اعمال پوشش هيدروكسي آپاتيت بر روي ايمپلنت هاي فلزي امكان پيوند بافت با سطح ايمپلنت را فراهم كرده و باعث تثبيت زيستي ايمپلنت جراحي در بدن مي شود. در يك روش ابداعي توانستيم امكان پوشش دهي هيدروكسي آپاتيت بر سطح آلياژ پايه كبالت زيست سازگار را فراهم آوريم. اما از لحاظ تئوري هيدروكسي آپاتيت مي تواند در دماهاي بالاتر از 900 درجه سانتي گراد به فازهاي كلسيم فسفاتي ديگر تبديل شود. فاز تري كلسيم فسفات آلفا α-TCP و بتاβ-TCP فازهاي كلسيم فسفاتي هستند كه مي توانند از هيدروكسي آپاتيت به وجود آيند. اين فازها قابليت انحلال پذيري متفاوتي در محيط بدن دارند. بنابراين مي توان گفت بدست آوردن توزيع دما در سطح پوشش و اثر آن بر تغييرات فازي هيدروكسي آپاتيت از اهيمت برخوردار است. در اختراع حاضر كه براي اولين بار در ايران و جهان ارائه شده است، براي بدست آوردن دما و زماني كه حرارت از مذاب به پوشش منتقل مي شود مدلي كه با روش هاي عددي توزيع دما در سطح قالب و پوشش را پيش بيني مي كند ارائه گرديده است.

خواص قطعه ريخته گري شده عمدتا به شرايط انجمادي بستگي دارد لذا بررسي تاثير شرايط انجمادي بر ريز ساختار و خواص قطعات فلزي از اهميت ويژه اي برخوردار است فرايند انجماد عمدتا به دو صورت جهتدار و غير جهتدار صورت مي گيرد همواره تلاش ريخته گران بر آن بوده است كه شرايط انجماد جهت دار را به منظور توليد يك قطعه ريختگي فراهم آورند كه به اين منظور از مبرد و تغذيه بهره گرفته مي شود. در ميان فلزات صنعتي منيزيم از خواص ويژه اي برخوردار است از مهمترين اين خواص مي توان به چگالي پايين و نسبت استحكام به وزن بالا اشاره نمود منيزيم به دليل دارا بودن اين خواص منحصر به فرد در سال هاي اخير كاربردهاي فراواني در صنايع هوا - فضا و اتومبيل سازي پيدا كرده است. اما استحكام پايين منيزيم خصوصا در دماهاي بالا مانع از توسعه استفاده از اين فلز شده است به منظور رفع اين مشكل و بهبود خواص مكانيكي منيزيم مي توان از كامپوزيت سازي استفاده كرد. از جمله روش هاي توليد كامپوزيت كه در بهبود خواص مكانيكي منيزيم قابل استفاده است روش كامپوزيت سازي درجا مي باشد كه در اين راستا سيستم انجاماد جهت داري طراحي و ساخته شده است.