ارزيابي و مشخصه يابي اتصال غير مشابه آلياژ زيست تخريب پذير آهن خالص به تيتانيوم به روش جوشكاري اصطكاكي براي كاربردهاي ارتوپدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده : تيتانيوم و آهن خالص به دليل زيست سازگاري مناسب و خواص مكانيكي مطلوب مشابه با استخوان به طور گسترده به عنوان فلزات زيست تخريب پذير استفاده مي شوند. در جراحي ها، شكستگي استخوان ها، به عنوان پيچ و پين ها استفاده مي شوند. در تحقيق حاضر اتصال غيرمشابه آلياژهاي زيست تخريب پذير آهن خالص به تيتانيوم خالص گريد 2 به روش جوشكاري اصطكاكي مداوم جهت كاربردهاي ارتوپدي مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش هاي انجام شده شامل جوشكاري اصطكاكي، آزمايش غيرمخرب راديوگرافي، آزمايش هاي ريزساختاري شامل ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني، آزمايش هاي مكانيكي شامل آزمون كشش و سختي سنجي، آزمايش خوردگي بر روي نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت. همچنين پارامترهاي بهينه شامل نيروي اصطكاكي، زمان اصطكاكي و سرعت چرخشي تعيين گرديد. در تجزيه و تحليل ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني در سمت آهن خالص، مناطق مختلفي مانند ناحيه مركز جوش، منطقه تحت تاثير حرارت مشاهده شد. در روش الگوي پراش پرتو ايكس وجود تركيبات فلزي TiFe - TiFe2 تاييد مي¬شود. در آزمون كشش، شكست در منطقه اتصال اتفاق افتاد. بيشترين مقاومت كششي 274 مگاپاسكال، با نيروي اصطكاك 80/14كيلونيوتن، زمان اصطكاك 7 ثانيه و سرعت چرخشي 1300 دور بر دقيقه حاصل شد. كم ترين مقاومت كششي 244 مگاپاسكال، با نيروي اصطكاك 80/14كيلونيوتن، زمان اصطكاك 3 ثانيه و سرعت چرخشي 1300 دور بردقيقه بود. نتايج براي نمونه هاي با استحكام متوسط 254 مگاپاسكال، با نيروي اصطكاك 10 كيلونيوتن، زمان اصطكاك 7 ثانيه و سرعت چرخشي 1300 دور بر دقيقه حاصل شد. همچنين نمونه اوليه با استحكام 264 مگاپاسكال، با نيروي اصطكاك 6/19 كيلونيوتن، زمان اصطكاك 7 ثانيه و سرعت چرخشي 1500 دور بر دقيقه مورد بررسي قرار گرفت. مقادير سختي در ناحيه اتصال نسبت به ناحيه آهن خالص به دليل وجود ذرات تيتانيوم از 52 ويكرز به 120 ويكرز افزايش يافت، درحالي كه در سمت تيتانيوم مقادير سختي ثابت بود. هم چنين مشخص شد كه نرخ خوردگي در نمونه با استحكام متوسط 254 مگاپاسكال مقاومت بهتري در برابر خوردگي از خود نشان مي¬دهد، در حالي كه در نمونه استحكام بالا مقاومت در برابر خوردگي ضعيف تري از خود نشان مي¬دهد.

220313

شناسايي و انتخاب مواد

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان