22699

بررسي تأثير سرعت سرد شدن و مقدار كلسيم بر رفتار انجمادي آلياژهاي منيزيم Mg-Zn-Ca از طريق آناليز حرارتي

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

1396

1399/06/25

دكتر سعيد شبستري

مواد و متالورژي

امروزه آلياژهاي منيزيم-روي-كلسيم به دليل زيست تخريب¬پذير بودن و خواص نزديك به استخوان از جمله مدول الاستيك و استحكام مورد توجه صنايع پزشكي قرار گرفته است. از جمله فرآيندهاي ساخت اين آلياژها فرآيندهاي ذوبي مانند ريخته¬گري است. در فرآيندهاي ذوبي كيفيت قطعه و خواص نهايي به شدت متأثر از شرايط انجمادي است. لذا براي بررسي مشخصه¬هاي انجمادي از روش آناليز حرارتي استفاده گرديده است. بدين منظور منحني¬هاي سرد شدن چهار آلياژ Mg-3Zn، ZX301، ZX303 و ZX306 در چهار سرعت سرد شدن رسم شده است و تأثير سرعت سرد شدن و درصد عنصر كلسيم بر مشخصه¬هاي انجمادي اين آلياژها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي¬دهد كه تغييرات سرعت سرد شدن و درصد كلسيم بر مشخصه¬هاي جوانه¬زني و رشد دندريت¬هاي اوليه، دامنه انجماد و دماي پايان انجماد، منحني¬هاي كسر جامد، مشخصه¬هاي نقطه كوهرنسي دندريت¬ها و مشخصه¬هاي واكنش يوتكتيك تاثير گذار است. به گونه¬اي كه افزايش سرعت سرد شدن موجب افزايش دماي جوانه¬زني دندريت¬هاي اوليه، دامنه انجماد، تحت تبريد جوانه¬زني و كاهش دماي جوانه¬زني فازهاي يوتكتيك، دماي پايان انجماد، دما و زمان كوهرنسي دندريت¬ها، كسر منجمد شده در نقطه كوهرنسي دندريت¬ها و سپس افزايش آن در سرعت¬هاي سرد شدن زياد و كاهش شديد حساسيت به ترك گرم و تقريبا ثابت ماندن آن در سرعت¬هاي سرد شدن بالاتر مي¬شود. همچنين با افزايش درصد عنصر كلسيم موجب افزايش دماي جوانه¬زني فازهاي يوتكتيك، كاهش دماي جوانه¬زني دندريت¬هاي اوليه و دما و زمان كوهرنسي دندريت¬ها شده است.

1399/07/13

Effect of cooling rate and Ca content on the solidification characteristics of Mg-Zn-Ca magnesium alloys using thermal analysis

9/15/2020 12:00:00 AM

Nowadays, magnesium-zinc-calcium alloys have attracted the attention of the medical industries due to their biodegradability and properties close to the properties of bone, including elastic modulus and strength. Melting and casting processes are among the manufacturing processes of these alloys. In melting and casting processes, quality of the cast part and the final properties are strongly influenced by solidification condition. Therefore, thermal analysis method has been used to investigate solidification characteristics of the alloys. For this purpose, the cooling curve of four alloys Mg-3Zn, ZX301, ZX303 and ZX306 have been plotted in four different cooling rates. The effect of cooling rate and calcium content on the solidification characteristics of these alloys has been investigated. The results showed that variation of cooling rate and calcium percentage affected nucleation and growth characteristics of primary dendrites, solidification range and solidus temperature, solid fraction curve, coherency point of dendrites and the characteristic of the eutectic reaction. Increasing the cooling rate increased the nucleation temperature of primary dendrite, the nucleation under cooling, the solidification range; and decreased the nucleation temperature of eutectic phases, the solidus temperature, the dendrite coherency temperature and time, the solid fraction at dendrite coherency point. Then, solid fraction at dendrite coherency point increased at high cooling rates and caused a sharp decrease in hot cracking susceptibility. Also, by increasing the percentage of calcium content, it reduced the nucleation temperature of primary dendrites, temperature and time of dendrite coherency; and increased the nucleation temperature of the eutectic phases.