اثر کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه بر خواص خوردگی و سایش تیتانیم خالص تجاری

Abstract

تیتانیم خالص تجاری (CP) به‌دلیل زیست‌سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت‌ها دارد. علی‌رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم CP از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم CP از طریق کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه (MDF) است. بدین منظور نمونه‌های تیتانیم CP آنیل‌شده تا ۶ پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط و °C۲۲۰ قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه‌ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیه‌سازی شده بدن انسان (SBF) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)۰/۲ و MPa۱ بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EBSD نشان داد که پس از ۶ پاس فرآیند MDF ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم CP تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند MDF و افزایش پاس‌های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه‌ها افزایش یافت. همچنین نمونه‌های MDFشده در دمای °C۲۲۰، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه‌های MDFشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم CP نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم‌های سایش خراشان و ورقه‌ای شدن را نشان داد.