30839

بررسي اثر پارامترهاي فرايندي و زبري سطح در عملكرد ايمپلنت هاي زمينه منيزيم ساخته شده به روش اصطكاكي اغتشاشي

كارشناسي ارشد

مكانيك- ساخت و توليد

1399

1402/10/15

بهنام داودي

ندارم

پرديس دانشگاهي - دانشكده مهندسي مكانيك

يكي از مباحث مهم در مهندسي مكانيك و مواد بهبود خواص سطحي فلزات با به‌كارگيري روش‌هاي گوناگون ساخت كامپوزيت سطحي است. بدين منظور روش‌هاي گوناگون اصلاح خواص سطحي از قبيل رسوب الكتروفورتيك، اسپري پلاسما، كاشت يوني، ذوب ليزري، اكسيداسيون حرارتي، اكسيداسيون ميكرو قوس بكار گرفته مي‌شوند. در اين ميان فرآيند اصطكاكي اغتشاشي يك روش ساخت كامپوزيت سطحي مي‌باشد كه به علت سادگي، مصرف انرژي پايين، مساعد محيط‌زيست، قابل‌كنترل، بهبود خواص ساختاري و مكانيكي در مؤسسات صنعتي و تحقيقاتي مختلف مورد پژوهش قرار مي‌گيرد. در اين پايان‌نامه تبديل سطح فلز آلياژ منيزيم به كامپوزيت سطحي به كمك ذرات تقويت‌كننده اكسيد تيتانيوم با استفاده از فرآيند اصطكاكي اغتشاشي انجام شد منيزيم داراي خواص مكانيكي نسبتاً ضعيفي مي‌باشد كه كاربرد چنداني در صنعت به عنوان بخش اصلي قطعات مكانيكي ندارد اما اين فلز خواص زيست سازگاري، زيست تخريب پذيري و خوردگي بسيار مناسب داشته و به عنوان قسمت اصلي قطعات مهم در بيشتر صنايع پزشكي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. همچنين به‌منظور مقايسه خواص بلوك‌هاي خام از جنس منيزيم با خواص كامپوزيت ساخته شده از مشاهده ريزساختاري با استفاده از دستگاه‌هاي ميكروسكپ نوري، ميكروسكپ الكتروني روبشي استفاده شد و نتايج نشان‌دهنده كاهش قابل توجه اندازه دانه‌ها و پراكندگي مناسب ذرات تقويت‌كننده نمونه كامپوزيت بود. سختي نمونه‌ها با استفاده از سختي سنجي ميكرو ويكرز مقايسه شد و از 53 HV تا حدود 107 HV افزايش يافت. همچنين با بررسي سطح خورده شده و محصولات خوردگي ميتوان به اين نتيجه رسيد كه مكانيزم خوردگي از حفره اي به بين دانه اي تغير يافت و ميزان خوردگي ساليانه به ميزان 5.173 ميلي متر بر سال كاهش يافت. خواص سايشي نمونه هاي توليد شده با انجام تست سايش (پين بر روي ديسك) مورد آزمايش قرار گرفت و مكانيزم سايش از چسبان به خراشان تغير يافت. براي بررسي اثر كيفيت سطح برروي چسبندگي سلول كشت شده تست چسبندگي سلولي انجام شده كه بيان گر آن است كه سطح با زبري سطحي متوسط 93 ميكرون درصد چسبندگي بيشتري دارد نسبت به سطح با زبري متوسط 5 ميكرون و پس از گذشت 24 ساعت 80 درصد از سلول هاي كشت شده باقي ماندند.

1402/10/20

Investigating the effect of process parameters and surface roughness on the performance of magnesium matrix implants fabricated by friction stir processing

1/4/2025 12:00:00 AM

One of the important topics in mechanical engineering and materials is improving the surface properties of metals by using different methods of creating surface composites. For this purpose, several methods of modifying surface properties such as electrophoretic deposition, plasma spray, ion implantation, laser melting, thermal oxidation, micro-arc oxidation are used. friction stir process is a surface composite manufacturing method that is researched in various industrial and research institutes due to its simplicity, low energy consumption, environmental friendliness, controllability, improvement of structural and mechanical properties. In this thesis, the conversion of magnesium alloy metal surface into surface composite with the help of titanium oxide reinforcing particles was done with friction stir processing. Magnesium has relatively weak mechanical properties, which is not used much in the industry as the main part of mechanical parts, but this metal has very good biocompatibility, biodegradability and corrosion properties and is used as the main part of important parts in most medical industries. Also, compare it the properties of raw blocks of magnesium with the properties of composites, microstructural observations using optical microscopes and scanning electron microscopes were used, and the results showed a significant reduction in grain size and proper dispersion of reinforcing particles in the composite sample. The hardness of the samples was compared using micro Vickers hardness tester and increased from 53 HV to about 107 HV. Also, by seeing the corrosion surface and corrosion products, it can be concluded that the corrosion mechanism changed from pit to intergranular And the yearly corrosion rate decreased to 5.173 mm/year. The wear properties of the produced samples were tested by performing a wear test (pin on disc) and the wear mechanism was changed from sticking to scratching. To investigate the effect of surface quality on cultured cell adhesion, a cell adhesion test was performed, which indicates that the surface with an average surface roughness of 93 microns has more sticking than the surface with an average roughness of 5 microns, and after 24 hours, 80% of the cells The cultivated ones remained.

زبري سطح , كامپوزيت زمينه منيزيم , فرآيند اصطكاكي اغتشاشي

surface roughness , magnesium matrix composite , friction stir processing

Erfan Eskandarzade

Dr. Behnam Davoodi