ارزیابی اثر کربن و آنیل انحلالی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پایه کبالت ریختگی ASTM F75

ترکمانی, شاهین; مرکباتی, مریم; سیف اللهی, معصومه; آخوندزاده, آدلی

doi:10.22034/frj.2023.351831.1159

ارزیابی اثر کربن و آنیل انحلالی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پایه کبالت ریختگی ASTM F75

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

¹ مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت. دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران. ایران

² مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، داشنگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

³ مجتمع دتنشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

10.22034/frj.2023.351831.1159

چکیده

آلیاژ پزشکی پایه کبالت کروم مولیبدن ASTM F75 به صورت ریختگی در ایمپلنت‌های ارتوپدی مانند مفاصل مصنوعی لگن و زانو استفاده می‌شود. این آلیاژ به دلیل وجود عیوبی نظیر ناهمگنی شیمیایی و اندازه دانه بالا، تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. در پژوهش حاضر، تأثیر عملیات حرارتی آنیل انحلالی بر تحولات ساختاری و خواص مکانیکی دو آلیاژ ASTM F75 (یک نمونه بدون کربن و دیگری حاوی کربن به مقدار 21/0 درصد وزنی) مورد اریابی قرار گرفت. عملیات حرارتی آنیل انحلالی در سه دمای C1175°، C1225° و C1275°و زمان‌های 5/0، 1، 2 و 4 ساعت انجام شد. سپس نمونه ها در آب کوئنچ شدند. نتایج نشان داد در نمونه بدون کربن، رسوبات σ تشکیل شد. اگرچه، در نمونه حاوی کربن، فازهای σ و کاربید M23C6 تشکیل شد. همچنین با افزودن کربن، کسر حجمی کاربیدها به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافت و به مقدار 55/6 درصد رسید که سبب افزایش استحکام نمونه شد. با افزایش دمای آنیل از C1175° به C1275° و زمان آن از 5/0 به 4 ساعت، کسر حجمی رسوبات و همچنین اندازه آن‌ها کاهش یافت. در نمونه‌ی حاوی کربن با آنیل در دمای C1225° به مدت 1 ساعت رسوبات توزیع همگن‌تری در ساختار یافتند. همچنین اغلب کاربیدهای موجود در مرزدانه که در حالت ریختگی مشاهده شد، با عملیات حرارتی حذف شدند. در نهایت در نمونه حاوی کربن عملیات حرارتی شده، خواص مکانیکی مانند استحکام کششی نهایی تا 19 درصد و انعطاف‌پذیری تا دو برابر نسبت به نمونه ریختگی افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها