ارزیابی رفتار مکانیکی فوم‌های فولاد زنگ‌نزن تولید شده به روش انحلال دانه‌های کروی اوره به عنوان فضاساز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مسعود صحرائی
• علی محمد ناصریان نیک
• حمید سازگاران

دانشکده فنی و مهندسی ،گروه مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی قوچان

10.22067/jmme.2024.83785.1120

چکیده

فوم‌های فلزی یا فلزات سلولی خانواده‌ای از مواد نو و پیشرفته به شمار می‌آیند که با توجه به ویژگی‌های منحصر به فردشان، امکان زیادی برای توسعه در سال‌های آینده خواهند داشت. پژوهش حاضر به ساخت فوم‌های فلزی از جنس فولاد زنگ‌نزن L316 که کاربردهای نسبتاً وسیعی در صنایع پزشکی (به ویژه ساخت ایمپلنت‌ها) دارد، می‌پردازد. برای این منظور، از روش متالورژی پودر و انحلال دانه‌های کروی اوره در آب به عنوان فضا نگه‌دارنده استفاده شد. اندازه‌گیری تخلخل، ارزیابی دیواره سلول‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون فشار روی نمونه‌های فولادی انجام شد. اثر میزان تخلخل و فشار اعمالی در طی فرآیند تولید روی رفتار مکانیکی فوم‌های تولیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر این، برای اولین بار، آزمون فشار توسط مدل‌ صریح المان محدود فوم فولادی با 30 درصد تخلخل شبیه‌سازی شد. نتایج حاکی از آن است که بیشترین استحکام تسلیم، استحکام نهایی و ناحیه پلاتو در فوم فولاد زنگ‌نزن با 30 درصد وزنی اوره و فشار اعمالی برابر با 250 مگاپاسکال رخ داده است. تصاویر میکروسکوپی بیانگر آن است که اتصال ذرات آهن به خوبی صورت گرفته است و سلول‌ها مطابق با هندسه دانه‌های اوره، کاملاً کروی‌شکل هستند. علاوه بر این، مکانیزم تخریب نمونه‌های آزمایشگاهی و نمونه‌های شبیه‌سازی شده تقریباً شبیه یکدیگر رخ می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

• فوم فولاد زنگ‌نزن
• ذرات کروی اوره
• فشار
• فضاساز

موضوعات

• مواد پیشرفته

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of the mechanical properties of stainless steel foams manufactured through leachable spherical urea granules as a space holder

نویسندگان [English]

• Masood Sahraei
• Ali Mohammad Naserian-Nik
• Hamid Sazegaran

Technical and Engineering Faculty, Department of Mechanical Engineering, Qochan University of Technology

چکیده [English]

Foam materials are a family of new and advanced materials that due to their unique characteristics, will have a lot of potential for development in the coming years. The current research deals with the production of metal foams made of 316L stainless steel, which has a relatively wide application in the medical industry (especially in the production of implants). For this purpose, the methods of powder metallurgy and dissolving spherical urea particles in water has been used as a spacer have been employed. Porosity measurement, cell wall evaluation by scanning electron microscope and pressure test on steel specimens have been investigated. The effect of porosity and applied pressure during the production of the foams on their mechanical behavior have been studied. In addition to conducting experimental tests, the compressive test was simulated using an explicit finite element model for a steel foam with 30 percent of porosity. The results indicate that the failure mechanism of both experimental and simulated specimens occur approximately similar.

کلیدواژه‌ها [English]

• Stainless steel foam
• Spherical urea particles
• Pressure
• Space holder