عنوان
ارزيابي تأثير درصد عناصر بر ريزساختار، رفتار مكانيكي و خوردگي آلياژ تيتانيوم-نيوبيوم-زيركونيم-تانتالوم ساخته شده به روش تف‌جوشي پلاسما جرقه‌اي
نويسنده اصلي
اعظم‌پور، اميد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مواد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در اين پژوهش، آلياژهاي چهارتايي تيتانيوم-نيوبيوم-زيركونيم-تانتالوم به‌عنوان جايگزين‌هاي زيست‌سازگار براي آلياژهاي متداول Ti–6Al–4V طراحي و به روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي ساخته شدند. هدف اصلي اين تحقيق، ارزيابي تأثير درصدهاي مختلف عناصر آلياژي بر ريزساختار، رفتار مكانيكي و مقاومت به خوردگي نمونه‌ها بود. براي اين منظور، دو گروه تركيب آلياژي شامل تغيير درصد تانتالوم (1، 5 و 10 درصد وزني) و تغيير درصد زيركونيم (4، 7 و 10 درصد وزني) مورد بررسي قرار گرفتند. پودرهاي اوليه با خلوص بالا پس از آلياژسازي مكانيكي تحت شرايط دمايي 1100 درجه سانتي گراد، فشار 50 مگاپاسكال و زمان نگهداري پنج دقيقه، به‌صورت نمونه‌هاي متراكم تف‌جوشي شدند. نتايج آزمون چگالي ارشميدس نشان داد كه تمامي نمونه‌ها داراي چگالي نسبي بيش از 5/99٪ هستند كه بيانگر كارايي بالاي روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي در دستيابي به ساختارهاي بدون تخلخل است. تحليل الگوهاي پراش پرتو ايكس حاكي از پايداري فاز بتا در حضور تانتالوم و كاهش سهم فاز آلفا با افزايش اين عنصر بود. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نيز توزيع يكنواخت عناصر و ريزساختار همگن را در نمونه‌هاي حاوي 5 ٪ تانتالوم و 7 ٪ زيركونيم تأييد كردند. آزمون ريزسختي نشان داد كه با افزايش تانتالوم از 1 ٪ به 10 ٪ مقدار سختي از حدود 350 ويكرز به 400 ويكرز افزايش يافت. همچنين افزودن زيركونيم تا 7 ٪ وزني موجب افزايش يكنواختي فازها و بهبود چقرمگي شكست گرديد. در نتايج به دست آمده از آزمون كشش، بيشينه استحكام كششي نهايي براي نمونه حاوي 5 ٪ تانتالوم و 7 ٪ زيركونيم حدود 1100 مگاپاسكال و كرنش شكست حدود 5/2 ٪ به‌دست آمد كه نسبت استحكام به مدول يانگ مطلوبي را براي كاربردهاي كاشتني فراهم مي‌كند. بر اساس نتايج آزمون‌هاي الكتروشيميايي، نمونه Ti–35Nb–7Zr–5Ta بالاترين مقاومت به خوردگي را در محلول شبيه مايعات بدن نشان داد و دانسيته جريان خوردگي آن در حدود nA/cm² 51 بود. اين آلياژ به دليل چگالي بالا، مدول پايين، زيست‌سازگاري مطلوب و فقدان عناصر سمي، مي‌تواند به‌عنوان گزينه‌اي مناسب براي ايمپلنت‌هاي استخواني مورد استفاده قرار گيرد.
شماره ركورد
236403
گرايش رشته تحصيلي
شناسايي و آناليز مواد
دانشكده
مهندسي مواد
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان