ارين شفيعي

Investigation of the Effect of Extrusion Process on the Microstructure an‎d Mechanical Properties of Mg-2Zn-0.5Ca-0.5Zr Alloy

آلياژهاي منيزيم به دليل سبكي، زيست‌سازگاري و قابليت زيست تخريب‌پذيري، گزينه‌اي نويدبخش براي كاربردهاي مهندسي پزشكي و سازه‌هاي سبك به شمار مي‌روند. با اين حال، خواص مكانيكي نسبتاً پايين و حساسيت به خوردگي، استفاده گسترده از آن‌ها را با چالش مواجه كرده است. در اين پژوهش، تأثير فرآيند اكستروژن بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ چهارتايي Mg-2Zn-0.5Ca-0.5Zr مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌ها ابتدا به روش ريخته‌گري تهيه شده و سپس تحت عمليات حرارتي همگن‌سازي oC 400 قرار گرفتند. فرآيند اكستروژن در دماي 370 درجه سانتي‌گراد با دو نسبت كاهش سطح مقطع 12/1 و 6/1 انجام شد. براي بررسي تغييرات ريزساختاري و مكانيكي، از آزمايش ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM-EDS)، آزمايش پراش پرتو ايكس (XRD) و آزمايش كشش استفاده شد. نتايج نشان داد كه اكستروژن موجب ريزدانه‌شدن ساختار، افزايش همگني و بهبود توزيع رسوبات ثانويه شد. اين تغييرات، ناشي از تبلور مجدد ديناميكي، منجر به افزايش قابل توجه استحكام تسليم (Mpa 160)، استحكام كششي نهايي (MPa 252) و چقرمگي شكست شد. تحليل سطح شكست بيانگر آن بود كه نمونه ريختگي عمدتاً شكست ترد داشته، در حالي‌كه پس از اكستروژن، شكست نرم همراه با حفره‌هاي ديمپل مشاهده شد كه نشان‌دهنده جذب انرژي بيشتر و شكل‌پذيري بالاتر است. الگوهاي پراش اشعه ايكس حضور فازهاي Mg-α خالص و تركيبات بين‌فلزي نظير Ca₂Mg₆Zn₃ و Mg₂Zn11 را تأييد نمود. مقايسه دو نسبت اكستروژن نشان داد كه افزايش نسبت كاهش سطح مقطع به بهبود خواص مكانيكي و تغيير مطلوب‌تر ريزساختار منجر مي‌شود. به طور كلي، نتايج اين پژوهش حاكي از آن است كه فرآيند اكستروژن در آلياژ Mg-2Zn-0.5Ca-0.5Zr را منجر به تركيب بهينه‌اي از خواص مكانيكي شامل استحكام و شكل‌پذيري مي‌شود. استحكام حدنهايي در اكسترود 12 حدود 10 مگاپاسكال بيشتر اكسترود 6 شده است .

اكستروژن , خواص مكانيكي , ريزساختار