عنوان پایان‌نامه
بررسی تحولات ریز ساختاری وخواص خوردگی منیزیوم وکامپوزیت منیزیوم فسفات کلسیم فراوری شده به روش همزن اصطکاکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی متالورژی و مواد
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1262;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73467;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1262;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73467
- تاریخ دفاع
- ۰۲ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- دنیا احمدخانی ها
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- هدف از این رساله بررسی تاثیر فرایند همزن اصطکاکی و افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت بر رفتار خوردگی و مکانیکی منیزیم به عنوان ایمپلنت زیست تخریب پذیر است. در این راستا تغییرات ساختاری اعمال شده توسط فرایند همزن اصطکاکی در تعداد پاس مختلف به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی، پراش پرتو ایکس بررسی و سپس تاثیر آن ها بر خواص به واسطه آزمون های سختی، کشش، پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد. نتایج حاکی از ریزدانه شدن چشم گیر منیزیم ریختگی در اثر فرایند همزن اصطکاکی است. با افزایش تعداد پاس (در 3 پاس) فرایند، اندازه دانه (mµ3) به کمتر از یک درصد منیزیم ریختگی (>mm1) رسید و سختی نیز به میزان بیش از دو برابر سختی منیزیم ریختگی که 25 ویکرز بود افزایش یافت. فرایند همزن اصطکاکی هم چنین به ایجاد بافت ترجیحی پایه ای در سطح و افزایش استحکام منیزیم ریختگی منجر شد. مقاومت به خوردگی منیزیم در دو محلول سدیم کلرید و محلول بافر (DPBS) بررسی و مشاهده شد که مقاومت به خوردگی منیزیم ریختگی در دو محلول تقریبا یکسان بوده اما مقاومت به خوردگی نمونه های فراوری شده در دو محلول متفاوت و بیشتر از مقاومت به خوردگی منیزیم ریختگی بوده است. با افزایش تعداد پاس فرایند و کاهش بیشتر اندازه دانه مقاومت به خوردگی افزایش یافت و بیشترین مقاومت به خوردگی (حدود cm2? 12000) در نمونه 2 پاسه در محلول بافر به دست آمد که تقریبا 6 برابر مقاومت به خوردگی در محلول سدیم کلرید بود. افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت به منیزیم توسط فرایند همزن اصطکاکی باعث ریزدانه شدن بیشتر ساختار، افزایش سختی و استحکام، کاهش چکش خواری و شدت بافت پایه ای و هم چنین باعث کاهش مقاومت به خوردگی نسبت به نمونه های فراوری شده شد. با افزایش تعداد پاس فرایند، توزیع ذرات هیدروکسی آپاتیت در زمینه منیزیمی بهتر شد و مقاومت به خوردگی نمونه کامپوزیتی 3 پاسه به حدود 2 برابر مقاومت به خوردگی نمونه ریختگی رسید. فرایند همزن اصطکاکی تمایل به خوردگی شیاری را در منیزیم کاهش داد اما با افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت، خوردگی شیاری پدیدار شد.
- Abstract
- In this work the effect of the friction stir processing (FSP) and addition of hydroxyapatite particles on mechanical and corrosion behaviors of commercial pure magnesium as a biodegradable material were studied. In this order, microstructural modification induced by FSP was evaluated by optical and electron microscopies as well as X ray diffraction method. Then its effect on mechanical and corrosion behaviors was studied by measuring hardness and tensile properties, and using polarization and impedance spectroscopy techniques. The results showed that FSP reduced the grain size remarkably. By increasing the number of FSP passes (3 pass), the grain size was reduced to 1% of that of in as cast Mg and the hardness value increased by more than twice. FSP also induced basal texture on the surface and enhanced strength of the as cast Mg. Corrosion resistance was evaluated in both NaCl and Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) solutions. As cast Mg had similar corrosion resistances in both solutions but friction stir processed (FSPed) samples had different corrosion resistances in these solutions and the values were higher than those of in as cast Mg. Further FSP pass number resulted in smaller grain size and better corrosion resistance. The highest corrosion resistance was achieved in 2 pass FSPed Mg in DPBS which was one order of magnitude higher than that of in as cast Mg. Addition of HA particles resulted in reduction of grain size, ductility and intensity of basal texture as well as corrosion resistance, while, increased hardness and strength with respect to FSPed Mg. By increasing FSP pass number, HA particles were distributed more uniformly and corrosion resistance in 3 pass Mg-HA sample was twice of that of in as cast Mg. FSP reduced crevice susceptibility while addition of HA particles disclosed crevice corrosion again. Key words: Mg, FSP, HA, Polarization, Impedance, Texture, Tensile strength
