بررسي رفتار خوردگي و تريبوخوردگي نمونه‌هاي آلياژ Ti-6Al-4V ساخته‌شده با ذوب با پرتو الكتروني در كاشتني‌هاي دنداني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، آلياژ Ti-6Al-4V توليدشده به روش ساخت افزايشي (AM)، به دليل پتانسيل بالاي آن در كاربردهاي پزشكي، به‌ويژه كاشتني‌هاي بدن، به‌عنوان بيومواد فلزي توجه بسياري را به خود جلب كرده است. بااين‌وجود، چالش‌هايي همچون رفتار خوردگي و خوردگي سايشي اين آلياژ در محيط بدن همچنان از مسائل حائز اهميت باقي‌مانده است، چراكه اين عوامل مي‌توانند منجر به رهايش يون‌هاي مضر شده و سلامت بيمار را به خطر اندازند. در روش‌هاي AM، به‌ويژه در روش‌هاي مبتني بر ذوب بستر پودر (PBF)، پارامترهاي ساخت و موقعيت مكاني نمونه نسبت به جهت ساخت نقش تعيين‌كننده‌اي در ويژگي‌هاي نهايي كاشتني‌ها ايفا مي‌كنند. بر اين اساس، پژوهش حاضر باهدف ارزيابي نقش پارامترهاي ساخت و جهت ساخت بر ريزساختار، سختي، خوردگي و خوردگي سايشي آلياژ Ti-6Al-4V توليدشده به روش ذوب با پرتو الكتروني (EBM) انجام شد. در اين راستا، نمونه‌هايي از اين آلياژ تحت دو شرايط عملياتي مختلف - يكي بر اساس پارامترهاي استاندارد ساخت شركت آركام و ديگري با پارامترهاي انتخابي - توليد شدند. تغييرات در جريان و سرعت ساخت به‌منظور ارزيابي دقيق تأثير اين پارامترها بر عملكرد نهايي كاشتني‌ها اعمال شد. علاوه بر اين، تأثير موقعيت مكاني نسبت به جهت ساخت به‌عنوان يكي از عوامل اساسي در خواص نمونه‌هاي توليدشده به روش AM بررسي گرديد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه تمامي نمونه‌ها از فاز دوتايي α/β تشكيل‌شده‌اند و تغييرات پارامترهاي ساخت تأثير قابل‌توجهي بر ريزساختار نداشته است. همچنين، مشخص شد كه در صفحات XY كه عمود برجهت ساخت مي‌باشند به دليل نرخ سرمايش بالاتر، دانه‌هايي كشيده‌تر و رشد ستوني دارند و صفحات YZ كه موازي با جهت ساخت مي‌باشند، دانه‌هايي كوچك‌تر و با رشد لايه به لايه داشته‌اند. آزمون‌هاي الكتروشيميايي در محلول بافر فسفات سالين (PBS) و هيدروژن پراكسيد (H2O2) جهت ايجاد شرايط التهابي و در دماي °C 37 نشان داد كه هرچند مقاومت به خوردگي نمونه‌ها بسته به پارامترهاي ساخت و موقعيت مكاني متفاوت است؛ ليكن تمامي نمونه‌ها با تشكيل يك‌لايه روئين از خود رفتار خوردگي مناسبي براي استفاده در كاشتني‌هاي بدن نشان دادند اما صفحات XY مقاومت به خوردگي بالاتري نسبت به صفحات YZ از خود نشان دادند كه اين تفاوت مي‌تواند به دليل تفاوت در نرخ سرمايش صفحات و تفاوت در پارامترهاي ساخت نمونه‌ها باشد. يافته‌ها حاكي از آن بود كه نه‌تنها تغيير پارامترهاي ساخت، بلكه موقعيت مكاني نسبت به جهت ساخت نيز مي‌تواند بر رفتار خوردگي سايشي تأثيرگذار باشد به‌طوري‌كه با انجام آزمون تريبوخوردگي در شرايط پتانسيل مدارباز، صفحات XY كاهش افت پتانسيل به‌واسطه رفتار الكتروشيميايي نجيب‌تر آن‌ها را نشان داد. درنهايت، پس از 14 روز غوطه‌وري در محلول SBF در دماي °C 37، تمامي كاشتني‌ها رفتار زيست فعالي مطلوبي از خود نشان دادند. درمجموع، اين پژوهش نشان داد كه پارامترهاي ساخت و موقعيت مكاني نسبت به جهت ساخت مي‌توانند بر عملكرد نهايي كاشتني‌هاي Ti-6Al-4V توليدشده به روش EBM تأثير داشته باشند. يافته¬ها مؤيد آن بود كه نمونه‌ي ساخته‌شده با پارامترهاي استاندارد شركت آركام در صفحه XY بهترين عملكرد را از ديدگاه مقاومت به خوردگي و تريبوخوردگي از خود نشان داد.

231349

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان