بررسی تجربی خواص مکانیکی یک آلیاژ زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی تحت تأثیر فرآیند اکستروژن جانبی با کانال نامساوی تکرارشونده - دانشکده فنی و مهندسی
بررسی تجربی خواص مکانیکی یک آلیاژ زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی تحت تأثیر فرآیند اکستروژن جانبی با کانال نامساوی تکرارشونده
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: بررسی تجربی خواص مکانیکی یک آلیاژ زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی تحت تأثیر فرآیند اکستروژن جانبی با کانال نامساوی تکرارشونده
ارائه دهنده: Provider: مهدی اکبریان - مهندسی مکانیک
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر فرامرز فرشته صنیعی
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر هاشم مظاهری و دکتر عباس پاک
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 8 - 1404/6/24
مکان ارائه: Place of presentation: کلاس 55
چکیده: Abstract: چکیده: در سال‌های اخیر، فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید به‌منظور ریزدانه‌سازی و ارتقای خواص مکانیکی فلزات مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از روش‌های توسعه یافته، اکستروژن جانبی با کانال نامساوی (NECAP) است که از جمله روش‌های برجسته در این زمینه، به خصوص برای منیزیم و آلیاژهای آن، به شمار می‌آیند. منیزیم و آلیاژهای آن به‌دلیل برخورداری از چگالی پایین، نسبت بالای استحکام به وزن و زیست‌سازگاری مطلوب، در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته‌اند. همچنین، بهبود هم‌زمان خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی این آلیاژها، همچنان به‌عنوان ضرورتی اساسی در مسیر ارتقاء عملکرد آن‌ها مطرح است. با توجه به کاربردهای گسترده آلیاژهای گروه ZK، به‌ویژه در حوزه پزشکی، پژوهش‌های متعددی با هدف بهبود خواص مکانیکی و خوردگی آن‌ها انجام شده است. در این پژوهش، از فرآیند اکستروژن جانبی با کانال نامساوی تکرار شونده (RNECAP)، که پیش‌تر عمدتاً برای تولید مواد ریزدانه مورد استفاده قرار می‌گرفت، برای تولید ساختارهای چندلایه هم‌جنس منیزیمی بهره گرفته شده است. هدف، بررسی ویژگی‌های ریزساختاری، خواص اتصال، خواص مکانیکی متنوع و به‌ویژه مقاومت به خوردگی، بوده است. در این راستا، آلیاژ ZK30 تحت شرایط دمایی ۳۵۰ و ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد و در دو سرعت متفاوت، طی عبورهای متوالی، به‌صورت نمونه‌های تک‌لایه، دولایه و چهارلایه با استفاده از فرآیند RNECAP، با نسبت اکستروژن 2، فرآوری شدند. منحنی‌های نیرو-جابجایی برای تمامی شرایط آزمایش و تأثیر هر یک از پارامترهای فرآیند بر نیروی شکل‌دهی ارائه گردیده است. نمونه‌های ریختگی و فرآوری‌شده از نظر ریزساختاری، خواص مکانیکی و خوردگی ارزیابی شدند. نتایج حاصل نشان داد که دمای فرآیند و تعداد عبورها تأثیر قابل‌توجهی بر بهبود یکنواختی ریزساختار، استحکام نهایی، انعطاف‌پذیری و ریزسختی محصول دارند. آزمون فشار در راستای ضخامت محصول نشان داد که خط جوش در ناحیه اتصال می‌تواند به‌صورت مستقل بر نتایج اثرگذار باشد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که کوچک‌ترین اندازه دانه در عبور اول، دوم و سوم به ترتیب به "22.3 μm" ، "13.3 μm" و "32.2 μm" رسید، که در مقایسه با حالت ریختگی (175" μm" ) بیانگر پالایش قابل‌ملاحظه ریزساختار است. با این حال، در عبور سوم، رشد مجدد و قابل‌توجهی در اندازه دانه‌ها مشاهده شد؛ پدیده‌ای که احتمالاً به فعال شدن فرآیندهای بازیابی و رشد دانه در دمای بالا مرتبط است. همچنین، حضور دوقلویی‌های مشاهده‌شده در ریزساختار، در نتایج به‌دست‌آمده تأثیرگذار بوده است. استحکام نهایی، انعطاف‌پذیری در عبورهای اول و دوم تحت تأثیر فرآیند و اتصال ایجاد شده میان دو لایه افزایش یافت، اما در عبور سوم با کاهش همراه بود که با رشد دانه مرتبط است. همچنین بررسی استحکام اتصال ایجادشده میان دو لایه نشان داد که افزایش دما و نرخ کرنش پایین‌تر، منجر به دستیابی به استحکام اتصال بالاتر و یکنواختی آن می‌گردد. نتایج آزمایش خوردگی نشان دادند که در عبور اول نرخ خوردگی نسبت به نمونه ریختگی کاهش خوبی داشت اما در عبورهای بعدی به دلیل انرژی بالای مرزدانه و وجود خط جوش در ناحیه اتصال که به مکان‌هایی مستعد برای خوردگی تبدیل شدند باعث افزایش نرخ خوردگی شدند.