
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,414 |
تعداد مقالات | 17,370 |
تعداد مشاهده مقاله | 56,007,414 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,228,684 |
اثر متغیرهای دما و فشار در فرایند تفجوشی پلاسمایی جرقه ای بر چگالی نسبی، ریزساختار و خواص مکانیکی تیتانیوم خالص تجاری | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 3 - شماره پیاپی 112، آبان 1404، صفحه 31-40 اصل مقاله (2.32 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.63671.3483 | ||
نویسندگان | ||
پریا پلمه1؛ علی رسولی* 2 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
چکیده | ||
ساخت تیتانیوم خالص تجاری به دلیل ترکیب منحصربه فرد سبکی، استحکام بالا، و مقاومت عالی در برابر خوردگی، برای کاربردهای صنعتی و پزشکی اهمیت زیادی دارد. تولید تیتانیوم خالص با استفاده از روش تفجوشی قوس پلاسما(SPS) به دلیل توانایی آن در ایجاد ترکیبی بهینه از خواص مکانیکی و ریزساختار، اهمیت ویژه ای دارد. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی اثرات متغیرهای دما و فشار فرایند تفجوشی قوس پلاسما بر چگالی نسبی، ریزساختار و رفتار مکانیکی تیتانیوم خالص بود. بدین منظور، نمونه هایی از جنس تیتانیوم خالص تجاری به روش تفجوشی قوس پلاسما در محدوده فشار 5-70MPa و دمای°C 1150ساخته شدند. براساس نتایج، چگالی نسبی نقش اصلی در تعیین خواص مکانیکی داشت. در مجموع حداکثر چگالی نسبی، سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی 67/99%، HV30293، MPa762 وMPa 1332به ترتیب برای تیتانیوم خالص تفجوشی شده در فشار 30MPa و دمای 1150 حاصل شد. یافته های این پژوهش نشان داد که دما و فشار در فرآیند تفجوشی قوس پلاسما نقشی حیاتی در تعیین عملکرد نهایی تیتانیوم خالص دارند؛ به طوریکه افزایش فشار و یا دمای تفجوشی بهبود چشم گیری در خواص مکانیکی ایجاد نمیکند. | ||
کلیدواژهها | ||
تیتانیوم خالص تجاری؛ تفجوشی پلاسمایی جرقه ای؛ چگالی نسبی؛ ریزساختار؛ عملکرد مکانیکی | ||
مراجع | ||
[1] Kishawy H.A, Hosseini A. Titanium and titanium alloys, in: Mach. Difficult-To-Cut Mater. Basic Princ. Challenges, Springer, 2019 August. [2] Annur D, Kartika I, Supriadi S, Suharno B. Titanium and titanium based alloy prepared by spark plasma sintering method for biomedical implant applications—A review. Materials Research Express. 2021 Jan 20;8(1):012001. [3] Abedi M, Sovizi S, Azarniya A, Giuntini D, Seraji ME, Hosseini HR, Amutha C, Ramakrishna S, Mukasyan A. An analytical review on Spark Plasma Sintering of metals and alloys: From processing window, phase transformation, and property perspective. Critical reviews in solid state and materials sciences. 2023 Mar 4;48(2):169-214. [4] Kubota M, Cizek P. Synthesis of Al3BC from mechanically milled and spark plasma sintered Al–MgB2 composite materials. Journal of alloys and compounds. 2008 Jun 12;457(1-2):209-15. [5] Ayodele OO, Shongwe MB, Obadele BA, Olubambi PA. Spark plasma sintering of titanium-based materials. InSpark Plasma Sintering of Materials: Advances in Processing and Applications 2019 Feb 19 (pp. 673-701). Cham: Springer International Publishing. [6] Eriksson M, Shen Z, Nygren M. Fast densification and deformation of titanium powder. Powder metallurgy. 2005 Sep 1;48(3):231-6. [7] Zadra M, Casari F, Girardini L, Molinari A. Microstructure and mechanical properties of cp-titanium produced by spark plasma sintering. Powder Metallurgy. 2008 Mar 1;51(1):59-65. [8] Pascu CI, Gingu O, Rotaru P, Vida-Simiti I, Harabor A, Lupu N. Bulk titanium for structural and biomedical applications obtaining by spark plasma sintering (SPS) from titanium hydride powder. Journal of thermal analysis and calorimetry. 2013 Aug;113(2):849-57. [9] Digole S, Karki S, Mugale M, Choudhari A, Gupta RK, Borkar T. Spark Plasma Sintering of Pure Titanium: Microstructure and Mechanical Characteristics. Materials. 2024 Jul 13;17(14):3469. [10] Ogunmefun OA, Bayode BL, Jamiru T, Olubambi PA. A critical review of dispersion strengthened titanium alloy fabricated through spark plasma sintering techniques. Journal of alloys and compounds. 2023 Oct 15;960:170407. [11] Walunj G, Desai J, Bohara S, Contieri R, Kothapalli C, Ivanov E, Borkar T. Light weight-low modulus biocompatible titanium alloys processed via spark plasma sintering. Journal of Alloys and Metallurgical Systems. 2023 Sep 1;3:100018. [12] Cai Q, Xu C, Chen X, Xi W, Cheng J, Chen Z, Chen J. Effect of Mn and Mo on the microstructure and electrical resistivity of Ti-Al alloy prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering. Journal of Alloys and Compounds. 2023 Jun 25;947:169608. [13] Rominiyi AL, Mashinini PM. Spark plasma sintering of discontinuously reinforced titanium matrix composites: densification, microstructure and mechanical properties—a review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023 Jan;124(3):709-36. [14] Ayodele OO, Babalola BJ, Olubambi PA. Evaluation of the wear and mechanical properties of titanium diboride-reinforced titanium matrix composites prepared by spark plasma sintering. Materials. 2023 Mar 3;16(5):2078. [15] Behrens BA, Brunotte K, Peddinghaus J, Heymann A. Influence of dwell time and pressure on SPS process with titanium aluminides. Metals. 2022 Jan 4;12(1):83. [16] Welsch G, Boyer R, Collings EW, editors. Materials properties handbook: titanium alloys. ASM international; 1993 Dec 31. [17] Sayyadi-Shahraki A, Rafiaei SM, Ghadami S, Nekouee KA. Densification and mechanical properties of spark plasma sintered Si3N4/ZrO2 nano-composites. Journal of Alloys and Compounds. 2019 Mar 5;776:798-806. [18] Yanagisawa O. Recent research on spark sintering process. Bulletin Japan Inst. Metals. 1994;33:1489-96. [19] Suesawadwanid N, Khantachawana A, Srirussamee K, Kondoh K. Effect of Nb Content and water quenching on microstructure and mechanical properties of Ti-Nb alloys fabricated by spark plasma sintering. Powder Metallurgy. 2022 Dec;65(5):426-38. [20] Sadat T, Hayashi K, Haugou G, Morvan H, Markiewicz E, Dubar L, Bigerelle M, Ameyama K, Dirras G. Mechanical properties of spark plasma sintering-processed pure Ti and Ti-6Al-4V alloys: a comparative study between harmonic and non-harmonic microstructures. Compounds. 2021 May 17;1(1):41-57. [21] Hussein MA, Suryanarayana C, Al-Aqeeli N. Fabrication of nano-grained Ti–Nb–Zr biomaterials using spark plasma sintering. Materials & Design. 2015 Dec 15;87:693-700. [22] Xu K, Xue Y, Zhang Z, Wang Q, Yan J, Liu H, Zhang J. The effect of heat treatment on α/β phases evolution of TC4 titanium alloy fabricated by spark plasma sintering. Procedia Manufacturing. 2020 Jan 1;50:713-8. [23] Kalita D, Rogal Ł, Czeppe T, Wójcik A, Kolano-Burian A, Zackiewicz P, Kania B, Dutkiewicz J. Microstructure and mechanical properties of Ti-Nb alloys prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering. Journal of Materials Engineering and Performance. 2020 Mar;29(3):1445-52. [24] Asl MS, Namini AS, Motallebzadeh A, Azadbeh M. Effects of sintering temperature on microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered titanium. Materials Chemistry and Physics. 2018 Jan 1;203:266-73. [25] Jeong YH, Kim EJ, Brantley WA, Choe HC. Morphology of hydroxyapatite nanoparticles in coatings on nanotube-formed Ti–Nb–Zr alloys for dental implants. Vacuum. 2014 Sep 1;107:297-303. [26] Mohammed MT, Khan ZA, Siddiquee AN. Beta titanium alloys: the lowest elastic modulus for biomedical applications: a review. Int. J. Chem. Mol. Nucl. Mater. Metall. Eng. 2014 Aug 1;8(8):726-31. [27] Palmeh P, Rasooli A, Nekouee K. Microstructural characterization and mechanical behaviors of Ti-xNb alloys (x= 34–44. at%) fabricated by spark plasma sintering: The role of sintering temperature and Nb content. Journal of Materials Research. 2024 Apr 14;39(7):1096-107. [28] Fujii T, Tohgo K, Iwao M, Shimamura Y. Fabrication of alumina-titanium composites by spark plasma sintering and their mechanical properties. Journal of Alloys and Compounds. 2018 May 5;744:759-68. [29] Thoemmes A, Ivanov IV, Kashimbetova AA. Comparison of mechanical properties and microstructure of annealed and quenched Ti-Nb alloys. Key Engineering Materials. 2018 Jun 27;769:29-34. [30] Thoemmes A, Bataev IA, Belousova NS, Lazurenko DV. Microstructure and mechanical properties of binary Ti-Nb alloys for application in medicine. In2016 11th International Forum on Strategic Technology (IFOST) 2016 Jun 1 (pp. 26-29). IEEE. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 62 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 37 |