شماره ركورد
31899
پديد آورنده
اميررضا صبوري
عنوان
بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ريز ساختار و خواص خوردگي آلياژ منيزيم بر پايه Mg-2Zn-0.5Sr-0.3Ca توليد شده به روش ريخته گري در قالب مسي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/7/14
استاد راهنما
مريم صالحي
استاد مشاور
فاقد
دانشكده
مهندسي مواد
چكيده
در اين پژوهش، آلياژ Mg-2Zn-0.5Sr-0.3Ca با استفاده از چند قالب شامل: مسي آبگرد (قطر 10 ميليمتر)، فولادي (قطر 40 ميليمتر) و قالب پله¬اي به ضخامت پله¬هاي 6، 12 و 18 ميلي¬متر آلياژسازي و ريختهگري شد و سپس در دما 400 C˚ به مدت 12 ساعت همگن¬سازي شد. هدف از اين پژوهش، بررسي تأثير افزايش نرخ سرد شدن در قالب مسي با تغيير نوع و اندازه قالب، بر ريزساختار و رفتار خوردگي و خواص مكانيكي اين آلياژ در كاربردهاي زيستي بوده است. نمونه¬هاي اين پژوهش شامل نمونههاي ريختگي در قالب مسي آبگرد CM، ريختگي در قالب فولادي SM و نمونه¬هاي همگن شده CMH و SMH و همچنين نمونه¬هاي قالب پله¬اي (StH1، StH2 و StH3) مي¬باشند. از ميكروسكوپ¬هاي OM، SEM و FESEM جهت تصوير برداري سطح نمونه¬ها استفاده شده است همچنين آزمون¬هاي XRD، خوردگي الكتروشيميايي، غوطه¬وري، كشش تك محوري و ميكروسختي جهت بررسي خواص نمونه¬ها استفاده شده است. نتايج XRD نشان داد كه ريزساختار نمونهها از فازهاي α-Mg، Ca2Mg6Zn3 و Mg17Sr2 تشكيل شده است. بر اساس آزمون EDS، فازهاي Ca2Mg6Zn3 و Mg17Sr2 به عنوان فازهاي ثانويه اغلب در مرزدانهها و رسوبات كروي قرار گرفتهاند. بررسي ريزساختار نمونهها نشان داد كه نمونه CMH داراي اندازه دانه تقريبي 37 ميكرومتري و نمونهSMH اندازه دانه 95 ميكرومتري دارد همچنين نمونه¬هاي قالب پله¬اي به ترتيب اندازه دانه 7/53، 8/79 و 7/97 ميكرومتري¬ دارند. بررسي خواص خوردگي نمونهها با استفاده از آزمونهاي خوردگي الكتروشيميايي در محلول SBF نشان داد كه افزايش سرعت سرد كردن باعث بالا رفتن جريان خوردگي در نمونه¬ CMH (µA/cm2 45/4) نسبت به SMH (µA/cm2 95/1) مي¬شود نتايج پلاريزاسيون نمونههاي قالب پله¬اي نيز نشان داد نمونه StH1 جريان خوردگي بيشتري دارد، نتايج آزمون امپدانس بيانگر مقاومت خوردگي بيش¬تر نمونه SMH مي¬باشد. آزمون كاهش وزن در محلول SBF نشان داد كه افزايش سرعت سرد شدن موجب تشكيل سريعتر لايه محصولات خوردگي بر روي سطح نمونه CMH شده كه باعث كاهش روند خوردگي ميشود. با اين حال، به دليل تشكيل نقاط خوردگي گالوانيكي بيش¬تر در نمونه CMH در طي زمانهاي طولانيتر، نرخ خوردگي در نمونه SMH كمتر شد. آزمونهاي سختي و كشش تكمحوري نشان داد كه اندازه دانه كوچكتر و رسوبات بيشتر در ريزساختار، منجر به افزايش سختي در آلياژ CMH شده است. با توجه به منحني تنش-كرنش حاصل از آزمون كشش افزايش سرعت سرد كردن باعث افزايش تنش تسليم از MPa 59 به MPa70 و افزايش استحكام نهايي كشش از MPa128 به MPa159 ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/10/23
عنوان به انگليسي
Investigating the effect of cooling rate on the microstructure and corrosion properties of magnesium alloy based on Mg-2Zn-0.5Sr-0.3Ca produced by copper mold casting
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميررضا صبوري
چكيده به لاتين
In this study, the Mg-2Zn-0.5Sr-0.3Ca alloy was cast using several molds, including a water-cooled copper mold (with a diameter of 10 mm), a steel mold (with a diameter of 40 mm), and a stepped mold with step thicknesses of 6, 12, and 18 mm. The alloy was subsequently homogenized at 400°C for 12 hours. The objective of this research was to investigate the effect of increased cooling rates, achieved by varying the mold type and size, on the microstructure, corrosion behavior, and mechanical properties of this alloy for biomedical applications. The samples in this study included castings in the copper mold (CM), castings in the steel mold (SM), homogenized samples (CMH and SMH), and samples from the stepped mold (StH1, StH2, and StH3). The surface microstructure of the samples was examined using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and field emission scanning electron microscopy (FESEM). X-ray diffraction (XRD) analysis, electrochemical corrosion tests, immersion tests, uniaxial tensile testing, and microhardness measurements were also conducted to assess the properties of the samples. XRD results revealed that the microstructure of the samples consisted of α-Mg, Ca2Mg6Zn3, and Mg17Sr2 phases. According to energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), the Ca2Mg6Zn3 and Mg17Sr2 phases were secondary phases located primarily at grain boundaries and as spherical precipitates. Microstructural analysis showed that the CMH sample had an average grain size of approximately 37 μm, while the SMH sample had a grain size of 95 μm. The stepped mold samples exhibited grain sizes of 53.7 μm, 79.8 μm, and 97.7 μm for StH1, StH2, and StH3, respectively. Corrosion behavior was evaluated using electrochemical corrosion tests in simulated body fluid (SBF), revealing that the increased cooling rate in the CMH sample led to a higher corrosion current density (4.45 µA/cm²) compared to the SMH sample (1.95 µA/cm²). Polarization results for the stepped mold samples indicated that StH1 had the highest corrosion current. Impedance test results also demonstrated higher corrosion resistance in the SMH sample. Immersion tests in SBF showed that the increased cooling rate promoted faster formation of corrosion products on the surface of the CMH sample, which slowed the corrosion process. However, over longer exposure times, the SMH sample exhibited lower corrosion rates due to fewer galvanic corrosion sites. Mechanical property tests, including hardness and uniaxial tensile tests, indicated that the finer grain size and increased precipitation in the CMH sample resulted in higher hardness. The stress-strain curve from the tensile test showed that increasing the cooling rate led to an increase in yield strength from 59 MPa to 70 MPa and in ultimate tensile strength from 128 MPa to 159 MPa.
كليدواژه هاي فارسي
ريزساختار , آلياژهاي Mg-Zn-Ca , رفتار خوردگي , خواص مكانيكي , زيست تخريب پذير
كليدواژه هاي لاتين
Microstructure , Mg-Zn-Ca alloys , Corrosion behavior , Mechanical properties , Bio degradable
Author
amirreza sabouri
SuperVisor
maryam salehi