اثر هندسه پین بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت های سطحی HA-Ti تولید شده به روش FSP

تیتانیوم و هیدروکسی آپاتیت (HA) به طور گسترده در صنایع مختلف به ویژه پزشکی و ایمپلنت ها استفاده می شوند. در این میان، فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSP) یکی از بهترین روش ها برای ساخت کامپوزیت های سطح Ti/HA است.

این تحقیق به طور خاص به بررسی تاثیر هندسه پین در فرایند FSP بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت های سطحی Ti/HA می پردازد. در این راستا از پارامترهای فرایند شامل پین های مثلثی، مربعی، و مخروط ناقص و سرعت های دورانی rpm 1150 و 1250 و سرعت خطی 30 و 45 میلی متر در دقیقه استفاده شد. مشخصه یابی کامپوزیت های سطحی Ti/HA با کمک FESEM، آزمون پراش اشعه ایکس، تحلیل طیف سنج پراکندگی انرژی (EDS) و آزمون کشش انجام شد.

نتایج بررسی ریزساختار نشان داد که هندسه پین به شکل مثلثی سبب عدم امتزاج پودر HA در بستر تیتانیوم می شود. همچنین مشخص شد که در سرعت دورانی بالاتر، در پین های مربعی و مخروطی ناقص، به دلیل کاهش نقص ها مانند حفره ها و ترک ها، امتزاج به میزان بیشتری رخ می دهد. مقادیر استحکام کشش نهایی برای پین مربعی با سرعت خطی mm/min 30 و 45 به ترتیب 772 و 605 مگاپاسکال، و در پین مخروطی ناقص با سرعت خطی mm/min 30 و 45 به ترتیب 894 و 747 مگاپاسکال به دست آمد. بنابراین مشخص شد که استحکام کششی نهایی با افزایش سرعت خطی، در هر دو هندسه پین مربعی و مخروط ناقص کاهش می یابد و همواره استحکام کششی نهایی در نمونه های FSPشده با پین مخروطی بیشتر از پین مربعی است.

این نتایج نشان می دهند که پارامترهای فرایند به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی قطعه تاثیرگذار است.