توصيفگر ها :
ذوب گزينشي ليزري , ساچمه زني , پوليش ليزري , پرداخت كاري ارتعاشي , زبري , خوردگي
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
selective laser melting is an additive manufacturing technique that can produce metal parts with high strength and relatively complete density through melting and refreezing fine metal powders. Among the advantages of this method compared to more common methods, we can point out less waste of materials, reduction of environmental effects and great freedom regarding the geometry and design of materials. Therefore, it is used in primary modeling, automotive, aerospace and medical industries. For biocompatible materials, surface quality is an important issue. Studies have shown that the quality of the surface has a significant effect on the corrosion resistance of the parts. However, the selective laser melting process does not produce acceptable quality and destroys the surface due to the effects of laser scanning, the staircase effect created due to the nature of the layer-by-layer construction, and partially melted powders on the surface of the fabricated metal materials. . For this reason, surface operations are needed to remove it from the surface. In this project, three methods of shot peening, laser polishing and vibration polishing have been used. The purpose of this project is to investigate the effect of various surface treatments mentioned on the surface roughness, corrosion and biocompatibility properties of L316 stainless steel parts and finally to choose the appropriate method for surface treatment from among these operations for the stages after the parts are made. Is. For this purpose, firstly, the upper surface of the laser selective melting parts was subjected to three surface operations of shot peening, laser polishing and vibration polishing. In order to identify the structure and phase of these samples, first the structure was examined by optical and electron microscope and their phase was compared by X-ray diffraction test. After that, the effect of these operations was investigated and compared using the needle and laser roughness test as well as scanning electron microscope. All three operations significantly reduced the surface roughness, and the largest reduction in roughness was related to the laser polishing sample. Next, three samples were subjected to electrochemical impedance corrosion and cyclic polarization tests in the body simulating solution. Before performing the corrosion tests to stabilize the sample and solution, an open circuit potential test was performed for one hour. The results showed that the best corrosion resistance in terms of thermodynamics and kinetics is related to the samples of laser polishing and vibration polishing operations. Also, shot peening made the corrosion conditions worse by reducing the corrosion resistance and pitting on the surface of the sample. In order to investigate the effects of these operations on the biocompatibility of the samples, wettability, bioactivity, culture and cell adhesion tests were performed. The results showed that the wettability of all three samples decreased. Hydrophilicity of the laser polished sample was more than other samples, which was suitable for biocompatibility properties. During the bioactivity test, all three treated samples had a great similarity in the ratio of calcium to phosphorus compared to the ideal state of hydroxyapatite, and also the hydroxyapatites formed on the surface of the vibration polishing sample and the laser polishing sample were They germinated and grew more uniformly. In addition, the results of cell culture showed that the laser polishing sample has a better performance in terms of the percentage of cell viability during seven days of culture, but no favorable results were obtained in terms of cell adhesion.
