28212

تاثير شرايط پيش‌تنش بر قابليت تحمل بار آلياژ AZ31

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد ومتالورژي

1397

1401/08/28

دكتر عليرضا ايواني

دكتر حميدرضا جعفريان

مهندسي مواد و متالورژي

استنت‌ها و كاشت‌هاي بيولوژيكي در حين سرويس‌دهي، تحت تغيير شكل ناهمگن و همچنين بارهاي مكانيكي مختلف از جمله تنش كششي، تنش فشاري و يا تنش برشي قرار مي‌گيرند كه اين امر مي‌تواند منجر به تجزيه و خوردگي غير يكنواخت آن‌ها شده و نهايتا باعث ايجاد تمركز تنش در اين قطعه‌ها و وقوع شكست در آن‌ها ‌شود. بررسي تجزيه و خوردگي قطعات زيست‌تخريب‌پذير و تاثير آن روي خواص مكانيكي و استحكام كششي نيازمند توجه ويژه به تاثير تنش اعمالي روي رفتار خوردگي آن‌ها مي‌باشد. در اين پژوهش تجزيه و خوردگي نمونه‌هاي 31AZ، در محلول شيبه‌ساز بدن و در دماي 37 درجه‌ي سانتي‌گراد و تاثير آن روي افت استحكام كششي اين آلياژ مورد بررسي قرار گرفته است. نمونه‌هاي كشش مينياتوري AZ31، تحت پيش‌تنش كششي 278kPa قرار گرفته بودند و به مدت زمان‌هاي 24، 72، 168 و 336 ساعت در محيط فيزيولوژيك و محلول شبيه‌ساز بدن (SBF ) غوطه‌ور شدند و تغييرات استحكام آنها مورد بررسي قرار گرفت، نتايج به‌دست آمده با داده‌هاي به دست آمده از شرايطي كه در آن پيش‌تنش اعمال نشده مقايسه شدند. نتايج نشان مي‌دهد كه پيش‌تنش اعمالي، منجر به وقوع خوردگي SCC شده و باعث افت شديدتر خواص مكانيكي نمونه‌هاي غوطه‌ور شده مي‌شود. همچنين پيش‌تنش اعمالي، خوردگي موضعي را به طور قابل توجهي افزايش مي‌دهد. اين خوردگي‌هاي موضعي باعث افت چشم‌گير استحكام كششي نمونه‌هاي AZ31 مي‌شود كه اين تغييرات با افزايش زمان غوطه‌وري آشكارتر خواهد شد. نهايتا اين نتيجه حاصل شد كه خواص مكانيكي و استحكام كششي AZ31 به پيش‌تنش اعمالي و مدت زمان غوطه‌وري حساس است. بيشترين افت استحكام كششي نهايي و درصد ازدياد طول مربوط به نمونه‌ي غوطه‌ور شده به مدت 336 ساعت و در شرايط اعمال پيش‌تنش بوده‌است؛ به ترتيب 25/9% و68/52% و از طرفي كمترين مقدار افت استحكام كششي نهايي و درصد ازدياد طول نيز متعلق به نمونه‌ي 24 ساعت و در شرايط عاري از تنش بوده‌است؛ به ترتيب 1/82% و 16/08%.

1402/02/16

Effect of pre-stress conditions on load-bearing capacity of AZ31 magnesium alloy

11/19/2023 12:00:00 AM

Stents and biological implants are subjected to heterogeneous deformation during service, as well as various mechanical loads such as tensile stress, compressive stress or fluid shear stress, which can lead to their non-uniform degredation and corrosion which eventually cause the stress concentration in these parts that might lead to a failure. Investigating the degredation and corrosion behavior of biodegradable parts and its effect on mechanical properties and tensile strength requires special attention to the effect of applied stress on their corrosion behavior. In this research, the degredation and corrosion behavior of AZ31 samples, in the simulated body fluid at a temperature of 37°C and its effect on the loss of tensile strength of this alloy have been investigated. AZ31 miniature tensile samples were subjected to tensile prestress of 278KPa and were immersed in physiological environment (SBF) for 24, 72, 168 and 336 hours and their tensile strength changes were investigated. The results obtained were compared with the data obtained from the conditions in which no prestress was applied. The results show that the applied pre-stress causes a sharper drop in the mechanical properties of the immersed samples. Also, applied pre-stress increases local corrosion significantly. These local corrosions cause a significant drop in the tensile strength of AZ31 samples, which changes will become more obvious with the increase of immersion time. Finally, it was concluded that the mechanical properties and tensile strength of AZ31 are sensitive to the applied prestress and immersion time. The highest drop in ultimate tensile strength and elongation was related to the sample immersed for 336 hours and under pre-stressing conditions; 25.9% and 68.52% respectively, on the other hand, the lowest value of the ultimate tensile strength loss and elongation also belonged to the 24-hour sample and in stress-free conditions; 1.82% and 16.08%, respectively.

آلياژ منيزيم AZ31 , فلزات زيست‌تخريب‌پذير , خواص مكانيكي , استحكام كششي , پيش‌تنش , خوردگي

AZ31 magnesium alloy , biodegradable metals , mechanical properties , tensile strength , prestress , corrosion

Hamed Novin

Dr. Alireza Eivani