مواد پیشرفته در مهندسی

مواد پیشرفته در مهندسی

تاثیر بهسازی تبریدی و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی آلیاژ زیست‌تخریب‌پذیر Zn-0.3Mg

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
چکیده
مقدمه و اهداف: به دلیل تاثیر منفی افزایش غلظت منیزیم روی انعطاف‌پذیری و چقرمگی آلیاژهای Zn-Mg، اخیرا استفاده از انواع رقیق این آلیاژها گسترش یافته است. در تحقیق حاضر، تاثیر بهسازی تبریدی و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار و رفتار خوردگی آلیاژ رقیق Zn-0.3Mg بررسی شده است.
مواد و روش‌ها: فرآوری اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از یک ابزار استوانه‌ای ساده تحت سرعت چرخش 1600 دور بر دقیقه و پیشروی 12 میلی‌متر بر دقیقه روی آلیاژ Zn-0.3Mg منجمد شده تحت سرعت 4/1 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه انجام شد. برای بررسی تاثیر بهسازی تبریدی، نرخ انجماد از 4/1 به 14/7 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه افزایش یافت. آزمایش‌های پلاریزاسیون تافل و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول شبیه‌ساز بدن انجام شدند.
یافته‌ها: نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که دانسیته جریان های خوردگی آلیاژ‍‍‍ بهسازی تبریدی (20/9 میکروآمپر بر سانتی‌متر مربع) و آلیاژ فرآوری اصطکاکی اغتشاشی‌شده (19/6 میکرو‌آمپر بر سانتی‌متر مربع)، به‌ترتیب حدود 46 و 49 درصد کمتر از آلیاژ ریختگی (38/8 میکروآمپر بر سانتی‌متر ‌مربع) است. همچنین نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی موید افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ ریختگی از حدود 50 اهم به 85 اهم و 1/5 کیلواهم به‌ترتیب در نمونه‌های بهسازی تبریدی و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بود.
نتیجه‌گیری: به دلیل توزیع ظریف و یکنواخت ذرات Mg2Zn11 و توسعه دانه‌های فوق ریز (افزایش چگالی مرزهای دانه)، سطح نمونه‌های فرآوری‌شده (به‌ویژه نمونه فرآوری اصطکاکی اغتشاشی‌شده) توسط لایه‌ای محافظ و متراکم متشکل از محصولات خوردگی پوشیده شده و موجب بهبود مقاومت به خوردگی آلیاژ Zn-0.3Mg می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Chill Modification and Friction Stir Processing on Corrosion Behavior of Zn-0.3Mg Biodegradable Alloy

نویسندگان English

Sara Alidadi
Reza Taghiabadi
Morteza Saghafi Yazdi
Department of Materials Science, Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin, Iran
چکیده English

Introduction and Objectives: Due to the negative impact of increasing Mg content on the ductility and toughness of Zn-Mg alloys, the use of dilute forms of these alloys has recently become more widespread. In this study, the effect of chill modification and friction stir processing (FSP) on the microstructure and corrosion behavior of dilute Zn-0.3Mg alloy were studied.
Materials and Methods: The FSP was performed using a simple cylindrical tool under rotation speed of 1600 rpm and travel speed of 12 mm/min on solidified alloy at a cooling rate of 4.1 °C/s. To investigate the effect of chill modification, the solidification rate was increased from 4.1 to 14.7 °C/s. Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments were performed in simulated body fluid (SBF).
Results: The Tafel polarization test results indicated that the corrosion current densities of the chill-modified alloy (20.9 μA/cm2) and friction stir processed alloy (19.6 μA/cm2) are lower than that of the as-cast alloy (38.8 μA/cm2) by about 46 and 49%, respectively. The EIS also implied increasing corrosion resistance of the as-cast alloy from about 50 Ω to 85 Ω and 1.5 kΩ in the chill modified and friction stir processed samples, respectively.
Conclusion: Due to the ultrafine and homogenous distribution of Mg2Zn11 particles and development of ultrafine grains (increasing the grain boundary density), the surface of the processed samples (especially the friction stir processed ones) are covered by a continuous and compacted layer composed of corrosion products causing improved corrosion resistance of Zn-0.3Mg alloy.

کلیدواژه‌ها English

Zn-0.3Mg alloy
Biodegradable
Corrosion
Chill modification
Friction stir processing

تحت نظارت وف بومی