تاثر فرايندهاي سطحي بر رفتار خوردگي و خواص سطحي فولاد زنگ نزن 316L ساخته شده به روش ذوب گزينشي ليزري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

ذوب گزينشي ليزري يك تكنيك ساخت مواد افزودني است كه از طريق ذوب و انجماد مجدد پودرهاي فلزي ريز، مي¬تواند قطعات فلزي را با مقاومت بالا و چگالي نسبتا كامل توليد نمايد. از جمله مزاياي اين روش نسبت به روش¬هاي معمول¬تر مي¬توان به ضايعات كم مواد، كاهش اثرات زيست ¬محيطي و آزادي فوق ¬العاده در مورد هندسه و طراحي مواد اشاره نمود. از اين رو در مدل سازي اوليه، صنايع خودرو سازي، هوافضا و پزشكي كاربرد دارد. براي مواد زيست¬ سازگار، كيفيت سطح مسئله مهمي است. مطالعات نشان داده است كه كيفيت سطح تأثير بسزايي بر مقاومت در برابر خوردگي قطعات دارد. با اين حال، فرآيند ذوب گزينشي ليزري به دليل وجود اثرات اسكن ليزر، اثر پلكاني ايجاد شده به دليل ماهيت ساخت لايه¬به¬لايه و پودرهاي ذوب شده جزئي روي سطح مواد فلزي ساخته شده، كيفيت قابل قبولي توليد نكرده و سطح را تخريب مي‌كند. به¬ اين علت براي حذف آن از سطح نياز به عمليات¬هاي سطحي دارد. در اين پروژه از سه روش ساچمه¬زني، پوليش ليزري و پرداخت كاري ارتعاشي استفاده شده است. هدف از انجام اين پروژه بررسي تاثير عمليات¬هاي سطحي مختلف ذكر شده بر زبري سطح، خوردگي و خواص زيست ¬سازگاري قطعات فولاد زنگ نزن L316 و در نهايت انتخاب روش مناسب براي عمليات سطحي از بين اين عمليات¬ها براي مراحل پس از ساخت قطعه است. به ¬اين منظور، ابتدا سطح بالايي قطعات ذوب گزينشي ليزري ساخته شده تحت سه عمليات سطحي ساچمه زني، پوليش ليزري و پرداخت كاري ارتعاشي قرار گرفت. به منظور شناسايي ساختار و فاز اين نمونه¬ها، ابتدا ساختار توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني بررسي و فاز آن¬ها توسط آزمون پراش پرتو ايكس مقايسه شد. پس از آن تاثير اين عمليات¬ها با استفاده از آزمون زبري ¬سنجي سوزني و ليزري و همچنين ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي و مقايسه شد. هر سه عمليات به ميزان قابل ملاحظه¬اي زبري سطح را كاهش دادند و بيشترين كاهش زبري مربوط به نمونه پوليش ليزري بود. در ادامه سه نمونه در محلول شبيه¬ ساز بدن تحت آزمون¬هاي خوردگي امپدانس الكتروشيميايي و پلاريزاسيون سيكلي قرار گرفت. پيش از انجام آزمون¬هاي خوردگي براي تثبيت نمونه و محلول، به مدت يك ساعت آزمون پتانسيل مدار باز انجام شد. نتايج نشان داد كه بهترين مقاومت به خوردگي از نظر ترموديناميكي و سينتيكي مربوط به نمونه¬هاي پوليش ليزري و عمليات پرداخت كاري ارتعاشي است. همچنين عمليات ساچمه¬زني شرايط خوردگي را با كاهش مقاومت به خوردگي و حفره¬دار شدن روي سطح نمونه وخيم¬تر نمود. براي بررسي اثرات اين عمليات¬ها بر روي زيست¬ سازگاري نمونه¬ها، آزمون¬هاي ترشوندگي، زيست¬ فعالي، كشت و چسبندگي سلولي انجام شد. نتايج نشان داد كه ترشوندگي هر سه نمونه كاهش يافت. آب دوستي نمونه پوليش ليزري بيشتر از ساير نمونه¬ها بود كه براي خواص زيست ¬سازگاري مناسب بود. در طي آزمون زيست¬ فعالي هر سه نمونه¬هاي عمليات سطحي شده تشابه زيادي در نسبت كلسيم به فسفر نسبت به حالت ايده¬آل هيدروكسي آپاتيت را داشتند و همچنين هيدروكسي آپاتيت¬هاي تشكيل شده در سطح نمونه پرداخت كاري ارتعاشي و نمونه پوليش ليزري به¬طور يكنواخت¬تري جوانه ¬زني و رشد كردند. علاوه بر اين نتايج كشت سلولي نشان داد كه نمونه پوليش ليزري از نظر درصد زنده¬ماني سلول¬ها در طي هفت روز كشت، عملكرد بهتري را داراست ولي از نظر چسبندگي سلولي نتايج مطلوبي حاصل نشد.

225581

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان