25898

بررسي تأثير استفاده از مواد فضاساز(Space Holder) بر توزيع تخلخل در سنتز احتراقي تركيبات بين¬فلزي Ni-Ti

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد

1400-1401

30 ابان 1400

دكتر منصور سلطانيه- دكتر ماندانا عادلي

مهندسي مواد

تركيب بين فلزي نايتينول (NiTi) از خانواده آلياژهاي حافظه¬دار است كه علاوه بر خواص آلياژهاي حافظه¬دار داراي خواص ويژه¬اي از جمله زيست¬سازگاري، سوپر الاستيسيته ، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت سايشي مناسب است كه آن را از ساير مواد حافظه¬دار متمايز مي¬كند. بيشترين كاربرد اين آلياژ در مهندسي پزشكي مربوط به ساخت سيم¬هاي ارتودنسي، ايمپلنت¬هاي ارتوپدي و سيم¬هاي راهنما در جراحي¬هاي قلبي و عروقي است. ساخت ايمپلنت¬هاي ارتوپدي نيازمند ساختارهاي متخلخل و ايجاد بافتي مشابه استخوان مي¬باشد. در تحقيق حاضر با هدف سنتز آلياژ NiTi متخلخل، از مواد فضاساز سديم كلريد، يونوليت و خاك اره (تراشه¬هاي چوب) استفاده شد. مخلوط پودري نيكل و تيتانيوم با نسبت برابر اتمي پس از توزين، با مواد فضاساز با مقدار 50 درصد حجمي مخلوط گرديده و در قالب استوانه¬اي تحت پرس سرد با نيروي 150 كيلو نيوتن قرار گرفت. سنتز احتراقي نمونه¬هاي استوانه¬اي پرس شده در كوره القايي با اتمسفر گاز آرگون انجام شد. اثر نوع فضاساز بر درصد، توزيع و اندازه تخلخل و همچنين ريز ساختار و فازهاي تشكيل شده و خواص مكانيكي نمونه¬هاي سنتز شده بررسي گرديد. مشخصه¬يابي نمونه¬ها از نظر فازي و ريز ساختاري توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به طيف¬سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) و آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) انجام گرفت. درصد تخلخل در نمونه¬ي بدون فضاساز 92/29 درصد بدست آمد و با استفاده از فضاساز سديم كلريد، يونوليت و خاك اره به ترتيب تا مقدار 65/51، 31/36 و 13/37 افزايش يافت. از ميان فضاسازهاي استفاده شده سديم كلريد توانايي ايجاد تخلخل بيشتر در ساختار را دارد و اندازه تخلخل¬هاي ايجاد شده با تغيير اندازه سديم كلريد قابل تنظيم است. ريز ساختار نمونه¬¬¬ي سنتز شده بدون فضاساز شامل فاز NiTi و فازهاي ثانويه¬ي NiTi2، Ni3Ti و Ni4Ti3 بود و افزودن فضاساز سديم كلريد تغييري در فازهاي تشكيل شده، ايجاد نكرد. مدول يانگ و استحكام فشاري نمونه¬ي سنتز شده به ترتيب GPa 4/0 و MPa 7/59 بدست آمد و با افزودن فضاساز سديم كلريد به مقدار GPa 2/0 و MPa 5/25 كاهش يافت.

1400/10/25

Investigation on the Effect of Space Holder Materials on Porosity Distribution in Combustion Synthesis of Ni-Ti Intermetallic Compounds

11/21/2022 12:00:00 AM

Nitinol (NiTi) intermetallic compound belongs to the family of shape memory- alloys. This widely used material has unique properties such as biocompatibility, superelasticity, good corrosion and abrasion resistance, which makes it distinguished it from the other shape-memory materials The most common applications of this alloy in medical engineering are in the manufacture of orthodontic wires, orthopedic implants and guide wires in cardiovascular surgery. Production of orthopedic implants requires porous structures and bone-like tissue. In the present study, sodium chloride, phenylethane, and sawdust (wood chips) were used as space holders during the combustion synthesis process to produce porous NiTi alloy. The powder mixture of nickel and titanium with equiatomic ratio after weighing was mixed with space holder materials in 50vol% and cold pressed in a steel die with uniaxial 150kN pressure. Combustion synthesis of compressed cylindrical samples was performed in induction furnace under argon gas atmosphere. The effect of space holder type on the percentage, distribution, and size of porosity, the microstructure and phases formed, and the mechanical properties of the synthesized samples were investigated. scanning electron microscopy equipped with X-ray energy diffraction (EDS) spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) analysis used to examine specimens' microstructure and phases. The sample's porosity percentage without the space holder was 29.92% and increased to 51.65%, 36.31%, and 37.13%, using sodium chloride, phenylethane, and sawdust spacers, respectively. Among the spacers used, sodium chloride can create more controlled porosity in the structure, and the size of porosities can be adjusted by changing the size of sodium chloride. The microstructure of the synthesized sample without the space holder consisted of the NiTi, NiTi2, Ni3Ti, and Ni4Ti3, and the addition of the sodium chloride did not change the phases. The Young's modulus and compressive strength of the synthesized sample without space holder were 0.4 GPa and 59.7 MPa, respectively, which with the addition of sodium chloride particles decreased to 0.2 GPa and 25.5 MPa.

تخلخل، نايتينول، سنتز احتراقي، تركيبات بين فلزي، فضاساز، سديم كلريد

: Nitinol, Combustion synthesis, Intermetallic compounds, Space holder, Sodium chloride