بررسي تاثير عنصر منگنز بر ريز ساختار و خواص كششي آلياژ Mg-1Zn-0.3Ca-0.3Sr-xMn

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير منيزيم و آلياژهاي آن به‌عنوان مواد ايمپلنت بالقوه زيست‌تخريب‌پذير براي كاربردهاي ارتوپدي به‌طور گسترده‌اي موردبررسي قرارگرفته‌اند. بااين‌حال، خواص مكانيكي ضعيف و خوردگي سريع آلياژهاي منيزيمي در وضعيت‌هاي فيزيولوژيك، كاربرد ارتوپدي آن‌ها را به تعويق انداخته است. در پژوهش حاضر اثر افزودن عنصر منگنز بر ريزساختار، خواص مكانيكي و خواص خوردگي آلياژ Mg-1Zn-0.3Ca-0.3Sr را در حالت ريخته‌گري بررسي شده است. بدين منظور آلياژ Mg-1Zn-0.3Ca-0.3Sr حاوي 0,0.2,0.4,0.6 درصد وزني منگنز، ريخته‌گري و آماده شده است. ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي و خواص مكانيكي توسط آزمون‌هاي كشش و سختي سنجي مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است. همچنين از آزمون پراش پرتوايكس جهت شناسايي فازهاي موجود در ساختار و آزمون‌هاي خوردگي پلاريزاسيون و غوطه‌وري در محلول شبيه‌سازي، بدن جهت بررسي خواص خوردگي، استفاده شده است. با تغييرات درصد منگنز، آناليز الگوي پراش پرتوايكس تفاوتي چنداني رو از خود نشان نداده و صرفا حضور فازهاي α- Mg و Mg17Sr12 را در ساختار تاييد ميكند. از طرفي با افزايش ميزان منگنز، متوسط اندازه دانه از μm 133 به ترتيب به 115، 102 و μm76 كاهش داشته است. افزودن منگنز موجب افزايش سختي در آلياژ شده است به‌طوري‌كه سختي آلياژهاي ريخته‌گري شده از HV36.6 در نمونه عاري از منگنز به HV41.6 در نمونه حاوي 0.6 درصد وزني منگنز افزايش‌يافته است. نتايج آزمون كشش نشان مي‌دهد مقادير استحكام با افزايش درصد منگنز تا 0.2 درصد، بهبود يافته و سپس در مقادير بيشتر منگنز كاهش‌يافته است به‌طوري‌كه با افزايش درصد منگنز از 0 به 0.2 درصد استحكام كششي آلياژ از MPa143 به MPa176 افزايش‌يافته است. درصد افزايش طول نسبي در نمونه حاوي 0.2 درصد منگنز از 15.3 درصد به 17.4درصد افزايش داشته است. نتايج حاصل از آزمون‌هاي خوردگي نشان‌دهنده بهبود خواص آلياژ با افزودن منگنز است كه بهترين خواص در آلياژهاي حاوي 6/0 درصد وزني منگنز گزارش شده است؛ بنابراين مي‌توان آلياژ Mg-1Zn-0.3Ca-0.3Sr-0.2Mn را به‌عنوان آلياژ بهينه در حالت ريخته‌گري انتخاب نمود. نتايج شكست نگاري نشان داد كه شكست نمونه‌ها در حالت ريخته‌گري، عمدتاً تركيبي از شكست ترد و نرم بوده‌اند.

210497

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مواد گرايش شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

سعييد شبستري - حسن ثقفيان