22867

مطالعه رفتار خستگي و خوردگي كامپوزيت آلياژ منيزيم

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - شكل‌دهي

1396

1399/5/30

دكتر محمد صديقي

مكانيك

كامپوزيت‌هاي پايه منيزيمي به دليل خواص مكانيكي منحصربه‌فرد، نسبت استحكام به وزن بالا، چگالي پايين و همچنين قابليت ماشين‌كاري مطلوب در صنايع خودروسازي، هوافضا و پزشكي موردتوجه واقع‌شده‌اند. ازآنجايي‌كه منيزيم يكي از مواد موردنياز براي بدن انسان است و خواص مكانيكي نزديكي به استخوان بدن دارد، استفاده از اين فلز در كاربردهاي پزشكي گسترش يافته است. يكي از ويژگي‌هاي مهم آلياژهاي زيست سازگار منيزيم قابليت زيست‌تخريب‌پذيري آن¬ها است كه مي‌توانند در ساخت ثابت كننده هاي استخوان و ايمپلنت هاي ارتوپدي استفاده شود و نياز به عمل جراحي ثانويه را از بين ببرند. در پايان‌نامه پيش رو، كامپوزيت‌هاي پايه فلزي با آلياژ منيزيمي Mg-3Zn و %2/5 وزني تقويت‌كننده هيدروكسي اپتايت (با ميانگين اندازه ذره 500 نانومتر) با استفاده از روش ريخته‌گري هم زني مكانيكي-الكترومغناطيسي و فرآيند اكستروژن داغ توليد شده‌اند. به دليل اهميت موضوع خوردگي و خستگي در كاربرد نهايي بالقوه اين مواد، رفتار خستگي و خوردگي كامپوزيت آلياژ منيزيم مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه آنكه تحقيقاتي بر روي خواص مكانيكي ازجمله سختي، كشش و فشار انجام شده است. همچنين اثر عمليات حرارتي بر رفتار ماده بررسي گرديده است. بدين منظور، نمونه‌ها به مدت 24 ساعت در كوره با دماي 400 درجه سانتي‌گراد قرار گرفتند. نتايج حاكي از آن است كه حضور ذرات تقويت كننده هيدروكسي اپتايت سبب افزايش خواص مكانيكي كامپوزيت در مقايسه با نمونه آلياژي شده است. تنش تسليم كششي و ريزسختي كامپوزيت عمليات حرارتي نشده به ترتيب %9/6 و %11/6 بهتر از آلياژ عمليات حرارتي نشده است. همچنين آلياژ خواص خوردگي بهتري از كامپوزيت داشته و با انجام عمليات حرارتي مقاومت به خوردگي كامپوزيت بهتر شده است. مقاومت به خوردگي در كامپوزيت عمليات حرارتي شده نسبت به كامپوزيت عمليات حرارتي نشده، %16/5 افزايش داشته است.

1399/09/19

Investigation of fatigue & corrosion behavior of magnesium alloy composite

8/21/2021 12:00:00 AM

Magnesium matrix composites have recently received much attentions from automotive, aerospace and medical industries due to their unique mechanical properties, high strength to weight ratio, low density and desirable machinability. Since magnesium is one of the vital elements for human metabolism and has similar mechanical properties to human bone, its medical applications have been developed. Moreover, one of the characteristics of biocompatible magnesium alloys is their biodegradable ability. As a result, they can be used to produce bone fixation and orthopedic implants, resulting in elimination of the secondary surgeries. In this thesis, Mg-3Zn magnesium alloy matrix composite has been reinforced by 2.5 wt% of hydroxyapatite (HA) sub-micron particles (with an average size of 500 nm) using mechanical-electromagnetic stir casting followed by hot extrusion process. Regarding the importance of the corrosion and fatigue behaviors of the composites according to their potential applications, fatigue and corrosion behaviors of Mg-3Zn/2.5 wt% HA have been studied. Furthermore, tensile and compressive properties as well as microhardness have been evaluated. In addition, the effect of heat treatment on the composite behavior has been investigated. In this regard, the specimens were heat treated for 24 hours at 400℃. The results exhibit that the presence of the hydroxyapatite particles increases the mechanical properties of the composite compared to those of the monolithic alloy. Tensile yield stress and microhardness of the composite (without heat treatment) have improved by 9.6% and 11.6% respectively, in comparison to the untreated alloy specimens. Furthermore, the alloy offers more desirable corrosion properties. Applying the heat treatment process decreases the corrosion rate of the composite. Corrosion resistance of the composite has been improved by 16.5% using the heat treatment process.