توصيفگر ها :
آلياژ كبالت-كروم-موليبدن , ساخت افزايشي , عمليات ساييدگي مكانيكي سطحي , مقاومت به خوردگي , خواص سطحي , خواص زيستي
چكيده فارسي :
آلياژهاي كبالت-كروم-موليبدن به دليل خواص مكانيكي عالي، مقاومت در برابر خوردگي و مقاومت به سايش بالا، به عنوان بيومواد فلزي مؤثر در كاربردهاي پزشكي، اغلب براي جايگزيني مفاصل، اجزاي دنداني و به طور گسترده در ايمپلنتهاي باربر استفاده ميشوند. با توسعه ايمپلنتهاي پزشكي مدرن، تقاضا براي پروتزهاي شخصيسازي شده به طور چشمگيري افزايش يافته است كه روشهاي سنتي پاسخگوي اين امر نيست. پيشرفتهاي اخير در روشهاي ساخت افزايشي فلزي، امكان ساخت قطعاتي با هندسه پيچيده و سفارشي را فراهم كرده است. به دليل خوردگي ايمپلنتها در محيط بدن، آزاد شدن يون فلزي رخ داده و تضعيف زيستسازگاري را به دنبال دارد. بنابراين، انگيزهي قابل توجهي براي بهبود اين آلياژها وجود دارد. توليد يك قطعهي پزشكي ساختهشده توسط ساخت افزودني با خواص بهينه و عملكرد عالي نيازمند عملياتهاي مناسب بوده تا نگرانيهاي مربوط به سايش، خوردگي و رهاسازي يون فلزي به حداقل برسد. در كار حاضر به ارزيابي تأثير عمليات ساييدگي مكانيكي سطحي بر خواص قطعات كبالت-كروم-موليبدن ساخته شده به روش ساخت افزايشي ذوب گزينشي ليزري پرداخته شده است. فرآيند ساييدگي مكانيكي سطحي با ايجاد تغييرشكل پلاستيك شديد در لايه سطحي قطعه موجب اصلاح دانه و تشكيل نانوساختار، افزايش دانسيته نابجاييها و ايجاد تنشهاي پسماند فشاري شده كه خواص را ارتقا ميبخشد. به منظور مشخصهيابي نمونهها، از آزمونهاي پراش پرتوي ايكس، ريزسختي سنجي، زبريسنجي، ترشوندگي و ارزيابيهاي زيستسازگاري شامل كشت سلولي و زيستفعالي استفاده شد. همچنين، رفتار خوردگي در محيط شبيهسازي بدن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه عمليات ساييدگي مكانيكي سطحي، سختي هر دو نوع نمونه ساختافزايشي و كارشده را افزايش داده و منجر به استحاله مارتنزيتي و نانوبلورسازي سطح گرديد. اين تغييرات ميكروساختاري با كاهش شدت پيكهاي فاز گاما و افزايش پيكهاي مربوط به فاز اپسيلون در الگوي پراش پرتوي ايكس تأييد شد. همچنين، زبري سطح هر دو نمونه پس از عمليات به ميزان 7/0 ميكرومتر افزايش يافته و ترشوندگي آنها به طور مشابه به ميزان 14 درصد ارتقا پيدا كرد. مطابق با بررسي زيستفعالي، نمونه ساخت افزايشي كه تحت عمليات سطحي قرار گرفت، بيشترين ميزان تشكيل هيدروكسيآپاتيت و چسبندگي سلولي را داشت و درصد بقاي سلولي بالاتري را از خود نشان داد. علاوه بر اين، فرآيند سطحي باعث بهبود مقاومت به خوردگي آلياژ به دليل تشكيل فيلم غيرفعال پايدارتر شد. يافتهها حاكي از پتانسيل بالاي اين عمليات سطحي و تركيب آن با ساخت افزايشي به عنوان رويكردي نوآورانه براي كاربرد در ساخت ايمپلنتهاي پزشكي با عمر مفيد بيشتر و عملكرد بهتر ميباشد.
چكيده انگليسي :
Cobalt-chromium-molybdenum (Co-Cr-Mo) alloys have long been favored in medical applications due to their exceptional mechanical properties, corrosion and wear resistance. These alloys are commonly used as metallic biomaterials for joint replacements, dental components, and a wide range of load-bearing implants, particularly in hip, knee, and spinal applications. With the growing demand for personalized prostheses in modern medicine, traditional manufacturing methods have proven inadequate. Recent advancements in metal additive manufacturing have enabled the production of components with complex and customized geometries, often exhibiting properties that are comparable or superior to those produced through conventional methods. Biocompatibility is a critical factor influencing the long-term success of implants in the human body. However, corrosion of these implants can lead to the release of metal ions, which can compromise their biocompatibility. Consequently, there is a strong incentive to improve the properties of these alloys. The production of an additively manufactured medical component with optimal properties and excellent performance requires appropriate post-processing to minimize concerns related to wear, corrosion, and metal ion release. This study investigated the effects of surface mechanical attrition treatment on the properties of Co-Cr-Mo components fabricated by selective laser melting. Additive manufacturing yielded a microstructure characterized by fine grains and a uniform distribution across the cross-section. SMAT resulted in an increase in hardness for both types of samples, accompanied by martensitic transformation and surface nano-crystallization. These microstructural changes were confirmed by X-ray diffraction patterns, showing a decrease in the intensity of γ phase peaks and an increase in peaks corresponding to the ε phase. Moreover, the surface roughness of both samples increased by 0.7 after the treatment, and their wettability improved significantly. Bioactivity assessments revealed that the additive manufactured sample subjected to surface treatment exhibited the highest levels of hydroxyapatite formation and cell adhesion, along with a higher cell viability percentage. Additionally, the surface treatment process enhanced the alloy's corrosion resistance due to the formation of a more stable passive film.
