بهبود خواص مکانیکی فولادهای زنگ نزن پزشکی به وسیله تفجوشی فاز مایع
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینمحسن جوانبخت 1 , محمد جعفر هادیانفرد 2 , عرفان صلاحی نژاد 3
1 - دانشکده مهندسی، بخش مهندسی مواد، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.
2 - دانشکده مهندسی، بخش مهندسی مواد، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.
3 - دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: سختی, سایش, تفجوشی فاز مایع, کاشتنی فولاد زنگ نزن,
ملخص المقالة :
در این پژوهش، نمونه هایی از فولاد زنگ نزن آستنیتی بدون نیکل و نانوساختار با ترکیب
ASTM F2581: Fe-17Cr-10Mn-3Mo-0.4Si-0.5N-0.2C (wt%) به روش متالورژی پودر (آلیاژسازی مکانیکی و تفجوشی حالت مایع به کمک افزودنی آلیاژ یوتکتیک Mn-Si)، برای کاربردهای پزشکی تولید و سپس ساختار، سختی، ریزسختی و مقاومت سایشی آنها بررسی گردید. برای بررسی ریختشناسی پودرها و تعیین مکانیزم سایش نمونه های تفجوشی شده، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. افزون بر این، اثر مقدار کمک سینتر بر چگالی، سختی، ریزسختی و مقاومت سایشی نمونه ها بررسی شد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، ساز و کار غالب سایش این نوع فولاد سایش چسبان تشخیص داده شد. با بررسی نمونه های تولید شده در حضور 0 تا 8 درصد وزنی افزودنی، کمترین مقدار تخلخل و بالاترین دانسیته، سختی، ریزسختی و مقاومت سایشی برای نمونه حاوی 6 درصد کمک سینتر حاصل شد. خواص مکانیکی مناسب این نمونه در قیاس با سایرین، با داشتن کمترین مقدار تخلخل (حدود 10%)، ساختار بلوری نانومتری و وجود نیتروژن و کربن در ساختار توضیح داده شد. در حضور این مقدار افزودنی، تفجوشی فاز مایع به خوبی فعال شد و با نفوذ افزودنی و زمینه در یکدیگر خواص مکانیکی بهبود نسبتاً زیادی نسبت به نمونه بدون افزودنی پیدا کرد
Refrences
1- و. فتحی و م. ح. مرتضوی، "مقدمه ای بر بیومواد (مواد زیستی پزشکی)"، انتشارات اردکان، 1381.
2- G. Balachandran, M. L. Bhatia, N. B. Ballal, and P. K. Rao, “Some theoretical Aspects on Designing Nickel Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steels”, ISIJ International, Vol. 41, pp. 1018-1027, 2001.
3- P. J. Uggowitzer, R. Magdowski, and M. O. Speidel, “Nickel Free High Nitrogen Austenitic Steels”, ISIJ International, Vol. 36, pp. 901-908, 1996.
4-C. Suryanarayana, “Mechanical Alloying and Milling.” Progress in Materials Science, Vol. 46, pp. 1-184, 2001.
5- R. M. German, “Liquid Phase Sintering”, Plenum Press, New York, NY,1985.
6- S. Farooq, A. Bose and R. M. German, “Theory of Liquid Phase Sintering Model Experiments on W-Ni-Fe Alloy System ", Progress in Powder Metallurgy, Vol.43, pp 65-77, 1987.
7- F. Akhtar, “Effect of Additive Cu-10Sn Alloy on Sintering Behavior of Elemental Powders in Composition of 465 Stainless Steel”, Journal of Iron And Steel Research, International, Vol. 14, pp. 61-64, 2007.
8- D. Uzunsoy, “The characterisation of PM 304 Stainless Steel Sintered in the Presence of a Copper Based Additive”, Materials Letters, Vol. 61, pp. 10–15, 2007.
9- E. Salahinejad, R. Amini, M. Marasi and M. J. Hadianfard, "The Effect of Sintering Time on the Densification and Mechanical Properties of a Mechanically Alloyed Cr–Mn–N stainless Steel",
Materials and Design, Vol. 31, pp. 527–532,2010.
10-E. Salahinejad, R. Amini and M.J. Hadianfard, " Contribution of Nitrogen Concentration to Compressive elastic Modulus of 18Cr–12Mn–xN Austenitic Stainless Steels
Developed by Powder Metallurgy", Materials and Design, Vol. 31, pp. 2241–2244, 2010.
11- E. Salahinejad, M. J. Hadianfard, M. Ghaffari, , Sh. Bagheri Mashhadi, and A. Okyay, “Liquid-Phase Sintering of Medical-Grade p558 Stainless Steel Using a New Biocompatible Eutectic Additive”, Materials Letters, Vol. 74, pp. 209–212, 2012.
12- ASM Handbook, Alloy Phase Diagrams, ASM International, Volume 3, 1992.
13- E. Salahinejad, M.J. Hadianfard, M. Ghaffari, S. Bagheri Mashhadi, Ali K. Okyay, "Fabrication of Nanostructured Medical-Grade Stainless Steel by mechanical Alloying and Subsequent Liquid-Phase Sintering", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 43, pp. 2994-2998, 2012.
14- R. Amini, E. Salahinejad, M.J. Hadianfard, E. Askari Bajestani and M. Sharifzadeh, “A Novel Approach to Quantify Nitrogen Distribution in Nanocrystalline-Amorphous Alloys”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 2248–2251, 2011.
15- علیرضا عبدالهی، علی علیزاده، "تولید نانوکامپوزیت دو جزیی فوق مستحکم زمینه آلومینیومی به روش آلیاژسازی مکانیکی و اکستروژن داغ و بررسی خواص مکانیکی آن" ، مجله مواد نوین، جلد 4، شماره 1، ص 83- 98، پاییز 1392
16- M. Javanbakht, M.J. Hadianfard, E. Salahinejad, “Microstructure and Mechanical Properties of a New Group of Nanocrystalline Medical-Grade Stainless Steels Prepared by Powder Metallurgy” Alloys and Compounds, vol. 624, pp. 17–21, 2015.
17- K. Kameo, K. Nishiyabu, K. Friedrich, S. Tanaka, and T. Tanimoto, “Sliding Wear Behavior of Stainless Steel Parts Made by Metal Injection Molding (MIM).” Wear, Vol. 260, pp. 674–686, 2006.
18- H. O. Gulsoy, “Dry Sliding Wear in Injection Molded 17-4 PH Stainless Steel Powder with Nickel Boride Additions.”, Wear, Vol. 262, pp. 491–497, 2007.
19- E. Salahinejad, R. Amini, M. Marasi, M.J. Hadianfard, “Microstructure and wear Behavior of a Porous Nanocrystalline Nickel-free Austenitic Stainless Steel Developed by Powder Metallurgy“, Materials and Design, vol. 31, pp. 2259–2263, 2010.
20-M. Sumita, T. Hanawa, and S.H. Teoh, “Development of Nitrogen containing Nickel-Free Austenitic Stainless Steels for Metallic Biomaterials- Review”, Materials Science and Engineering C, Vol. 24, pp. 753-760, 2004.
