31211

بررسي تاثير عمليات ترمومكانيكي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ زيست تخريب‌پذير Mg-4Zn-0.5Ca-0.5 Mn

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد

1400

1403/2/23

محمدرضا ابوطالبي - ماندانا عادلي

حسين وفائي نژاد

مهندسي مواد و متالورژي

در سال‌هاي اخير فلزات زيست‌ تخريب پذير به عنوان ايمپلنت‌هاي موقت توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند. در مقايسه با فلزات متداول، مواد زيست تخريب پذير يون‌هاي فلزي را طي فرايند تجزيه شدن آزاد مي‌كنند كه به ترميم بافت‌ها كمك مي‌كند. در ميان فلزات زيست تخريب پذير، منيزيم به دليل وزن سبك، مقاومت به فشار بالا، زيست سازگاري خوب و انعطاف‌پذيري بالا به عنوان ايمپلنت استخواني مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از منيزيم خالص در بدن متداول نيست و به منظور بهبود خواص مكانيكي و خوردگي آن مي‌بايست عمليات آلياژسازي، ترمومكانيكي، حرارتي و پوشش‌دهي روي آن انجام شود. در پژوهش حاضر بر اساس مطالعات كتابخانه‌اي انجام شده آلياژ منيزيم زيست تخريب‌پذير با تركيب Mg-4Zn-0.5Mn-0.5 Ca انتخاب شده است. با بررسي‌ مطالعات انجام شده مشخص شد كه اين آلياژ خواص مكانيكي، خوردگي و زيستي قابل قبولي خواهد داشت. پس از تهيه آلياژ و انجام عمليات همگن سازي آزمون فشار گرم در4 نرخ كرنش (s^(-1) 0.001، 0.01،0.1 و 0.2) و 4 دما (K523، 573، 623 و 673( انجام شد. شبيه‌سازي عمليات فشار گرم انجام شده با وارد كردن نتايج آزمون در نرم افزار Deform 3D صورت گرفت و نتايج به دست آمده براي تعيين معادله بنيادي آلياژ طراحي شده مورد استفاده قرار گرفت. سپس نقشه بازده مصرف انرژي آلياژ به منظور تعيين بيشترين ميزان تبلور مجدد و در نتيجه شرايط بهينه عمليات اكستروژن ترسيم شد. با تحليل نتايج به دست آمده در دماي 400 درجه سانتي‌گراد و نرخ كرنش 0.001s^(-1) بهترين شرايط كارگرم آلياژ مورد نظر پيش‌بيني شد. در دما و نرخ كرنش ذكر شده عمليات اكستروژن روي نمونه‌ها انجام شد و تبلور مجدد خوبي در ريزساختار نهايي قطعه مشاهده شد.

1403/04/01

Effect of Thermo-Mechanical Operations on the Microstructure and Mechanical Properties of the Biodegradable Alloy Mg-4Zn-0.5Ca-0.5Mn

5/12/2025 12:00:00 AM

In recent years, biodegradable metals have attracted significant attention as temporary implants. Compared to conventional metals, biodegradable materials release metal ions through a degradation process that aids tissue regeneration. Among biodegradable metals, magnesium has garnered attention as a bone implant due to its lightweight, high compressive strength, good biocompatibility, and high flexibility. Pure magnesium is not commonly used in the body, and alloying operations involving thermo-mechanical, thermal, and coating processes are necessary to improve its mechanical properties and corrosion resistance. In this study, a biodegradable magnesium alloy with the composition Mg-4Zn-0.5Mn-0.5Ca was selected based on literature studies. It was found through conducted investigations that this alloy will exhibit acceptable mechanical, corrosion, and biological properties. After preparing the alloy and homogenization, hot compression tests were conducted at four strain rates (0.001 s^(-1), 0.01 s^(-1), 0.1 s^(-1), and 0.2 s^(-1)) and four temperatures (523 K, 573 K, 623 K, and 673 K). The simulation of the hot compression process was carried out by inputting the test results into Deform 3D software, and the obtained results were used to determine the constitutive equation of the designed alloy. Subsequently, an energy consumption efficiency map of the alloy was plotted to determine the maximum recrystallization and optimize the conditions for the extrusion process. Analyzing the results obtained at 400 degrees Celsius and a strain rate of 0.001 s^(-1) predicted the best working conditions for the desired alloy. Extrusion was then performed on the samples at the mentioned temperature and strain rate, resulting in good recrystallization in the final microstructure of the components

آلياژ منيزيم Mg-Zn-Ca-Mn , عمليات ترمومكانيكي , معادلات بنيادي , تبلور مجدد ديناميكي , اكستروژن گرم , نرم افزار Deform-3D

Magnesium alloy (Mg-Zn-Ca-Mn) , thermo-mechanical operations , constitutive equations , dynamic recrystallization (DRX) , hot extrusion , Deform-3D software

Shiva Azizpoor

Dr.Mohammad Reza Abootalebi - Dr. Mandana Adeli