شماره مدرك :
20850
شماره راهنما :
17920
پديد آورنده :
اشرفي، محمدحسن
عنوان :

بررسي اثر دما و زمان عمليات آنيل انحلالي بر نوع، ريزساختار و كسر حجمي فازهاي ثانويه تشكيل شده در آلياژ كبالت - كروم - موليبدن

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
دوازده، 98ص. : مصور، جدول
توصيفگر ها :
آلياژ كبالت - كروم - موليبدن , آنيل انحلالي , پيرسازي , دماي آنيل , زمان نگهداري , فازهاي ثانويه , نرخ سرمايش
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/10/14
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
دانشكده :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/10/14
كد ايرانداك :
23195707
چكيده فارسي :
آلياژ كبالت - كروم - موليبدن (Co-Cr-Mo) به دليل خواص مكانيكي مطلوب و زيست‌سازگاري بالا، در صنايع پزشكي و هوافضا كاربرد گسترده‌اي دارد. عمليات حرارتي آنيل انحلالي و پيرسازي نقش مهمي در بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي اين آلياژ ايفا مي‌كند. در اين پژوهش، تأثير دما، زمان و نرخ سرمايش در عمليات آنيل انحلالي بر ريزساختار و كسر حجمي فازهاي ثانويه و همچنين اثرات عمليات پيرسازي مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌ها در دماهاي ℃ 1125 ، ℃ 1175 و ℃ 1225 به مدت 1 و 3 ساعت تحت آنيل انحلالي قرار گرفتند و در محيط‌هاي كوره، هوا و آب سرد شدند. نمونه‌هاي بهينه در دماي ℃ 850 به مدت10 ساعت پيرسازي شدند. جهت ارزيابي تغييرات ريزساختاري، نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشري ميداني(FE-SEM) و آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين، كسر حجمي فازهاي ثانويه از طريق دو روش آناليز تصاوير و آناليز توسط الگوي پراش اشعه ايكس محاسبه شد. به منظور بررسي خواص مكانيكي، آزمون هاي كشش و ريزسختي سنجي مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه افزايش دما و زمان آنيل باعث كاهش كسر حجمي فازهاي ثانويه، يكنواخت‌تر شدن ريزساختار و تشكيل فازهاي ثانويه كروي در ساختار آلياژ مي‌شود. عمليات آنيل انحلالي در دماي ℃ 1225 و زمان 3 ساعت همراه با سرمايش در آب و هوا كمترين كسر حجمي فازهاي ثانويه را ايجاد كرد. در حالي كه سرمايش در كوره منجر به رشد رسوبات و تشكيل مجدد فازهاي ثانويه شد. عمليات پيرسازي باعث افزايش استحكام كششي آلياژ به بالاتر از 600 مگاپاسكال و ازدياد طول در محدوده 8 تا 10 درصد گرديد. همچنين، سختي آلياژ بعد از پيرسازي براي نمونه‌هاي آنيل انحلالي شده به ترتيب از HV 3/8 263 ± به HV 0/9 384 ± براي نمونه‌هاي سرد شده در هوا و از HV 4/10 246 ± به HV 3/12 372 ± براي نمونه‌هاي سرد شده در آب افزايش يافت. شرايط بهينه آنيل ( دماي ℃ 1225، به مدت 3 ساعت، همراه با سرمايش در آب يا هوا)، به همراه پيرسازي در دماي ℃850 و زمان 10 ساعت، منجر به تشكيل ريزساختاري يكنواخت و خواص مكانيكي بهبود يافته شد. اين نتايج مي‌توانند در بهينه‌سازي فرآيندهاي توليد آلياژ كبالت - كروم - موليبدن ريخته‌گري براي كاربرد در كاشتني‌هاي زانو مورد استفاده قرار گيرند.
چكيده انگليسي :
Cobalt-chromium-molybdenum (Co-Cr-Mo) alloy is widely used in the medical an‎d aerospace industries due to its favo‎rable mechanical properties an‎d high biocompatibility. Solution annealing an‎d aging heat treatment play an impo‎rtant role in improving the microstructure an‎d mechanical properties of this alloy. In this study, the effect of temperature, time, an‎d cooling rate in solution annealing on the microstructure an‎d volume fraction of secondary phases, as well as the effects of aging, were investigated. The samples were solution annealed at 1125 ℃, 1175 ℃, an‎d 1225 ℃ fo‎r 1 an‎d 3 hours an‎d cooled in furnace, air, an‎d water environments. The optimized samples were aged at 850 ℃ fo‎r 10 hours. To eva‎luate the microstructural changes, the samples were examined using optical microscopy, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), an‎d X-ray diffraction (XRD) analysis. Also, the volume fraction of secondary phases was calculated through two methods of image analysis an‎d X-ray diffraction pattern analysis. In o‎rder to investigate the mechanical properties, tensile an‎d microhardness tests were used. The results showed that increasing the annealing temperature an‎d time caused a decrease in the volume fraction of secondary phases, a mo‎re unifo‎rm microstructure, an‎d the fo‎rmation of spherical secondary phases in the alloy structure. Solution annealing at a temperature of 1225℃ an‎d a time of 3 hours along with cooling in water an‎d air created the lowest volume fraction of secondary phases. While cooling in the furnace led to the growth of precipitates an‎d the re-fo‎rmation of secondary phases. Aging treatment increased the tensile strength of the alloy to above 600 MPa an‎d elongation in the range of 8 to 10 percent. Also, the hardness of the alloy after aging fo‎r solution annealed samples increased from 263± 8.3 HV to 384± 9 HV fo‎r air-cooled samples an‎d from 246± 10.4 HV to 372± 12.3 HV fo‎r water-cooled samples, respectively. The optimal annealing conditions (temperature 1225℃, fo‎r 3 h, with cooling in water o‎r air), along with aging at 850℃ fo‎r 10 h, resulted in the fo‎rmation of a unifo‎rm microstructure an‎d improved mechanical properties. These results can be used in the optimization of the production processes of cast cobalt-chromium-molybdenum alloys fo‎r use in knee implants.
استاد راهنما :
علي شفيعي
استاد مشاور :
مهدي ميرزاآقايي
استاد داور :
علي اشرفي , عبدالمجيد اسلامي
لينک به اين مدرک :

بازگشت