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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

موضوعات


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
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.02.009
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.03.006
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.08.125
[7] X.-Y. Zhou, J. Li, B. Long, D.-W. Huo, "The oxidation resistance performance of stainless steel foam with 3D open-celled network structure at high temperature", Materials Science and Engineering: A, vol. 435–436, pp. 40–45, (2006). https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.07.145
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1035.219
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1087.68
 https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.09.020
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2011.08.008
[24] I. Mutlu, E. Oktay, "Characterization of 17-4 PH stainless steel foam for biomedical applications in simulated body fluid and artificial saliva environments", Materials Science and Engineering: C, vol. 33, pp.1125–1131, (2013). https://doi.org/10.1016/j.msec.2012.12.004
https://doi.org/10.1007/s12613-020-1995-2
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.05.082
https://doi.org/10.22067/jmme.2024.83785.1120
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116959
 
 
 
 
 
 
 
CAPTCHA Image