اثر کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه بر خواص خوردگی و سایش تیتانیم خالص تجاری

تیتانیم خالص تجاری (cp) به‌دلیل زیست‌سازگاری عالی کاربردهای زیادی در بایومواد و ایمپلنت‌ها دارد. علی‌رغم اهمیت بالای خواص سطحی در کاربردهای زیستی، تحقیقات بسیار کمی درباره بهبود خواص سطحی تیتانیم cp از طریق بهبود ساختار انجام شده است. لذا هدف پژوهش حاضر بهبود خواص خوردگی و سایشی تیتانیم cp از طریق کاهش اندازه دانه به‌وسیله فرآیند فورج چندگانه (mdf) است. بدین منظور نمونه‌های تیتانیم cp آنیل‌شده تا 6 پاس تحت فرآیند mdf در دمای محیط و °c220 قرار گرفتند. برای بررسی خواص خوردگی نمونه‌ها، آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول شبیه‌سازی شده بدن انسان (sbf) انجام گرفت. خواص تریبولوژی نیز توسط آزمون پین روی دیسک در سرعت لغزشی و تنش اعمالی به ترتیب (m/s)0/2 و mpa1 بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به ebsd نشان داد که پس از 6 پاس فرآیند mdf ساختار فوق ریزدانه در تیتانیم cp تشکیل شد. نتایج بررسی آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد که در اثر اعمال فرآیند mdf و افزایش پاس‌های آن صرف نظر از دمای فرآیند، مقاومت به خوردگی نمونه‌ها افزایش یافت. همچنین نمونه‌های mdfشده در دمای °c220، مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با نمونه‌های mdfشده در دمای محیط نشان دادند. مقاومت به سایش تیتانیم cp نیز در اثر کاهش اندازه دانه افزایش یافت. همچنین نتایج حاصل از بررسی مورفولوژی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی، به طور عمده مکانیزم‌های سایش خراشان و ورقه‌ای شدن را نشان داد.

Effect of Grain Size Reduction thruogh Multi Directional Forging Process on Corrosion and Wear Properties of Commercially Pure Titanium

Commercial pure (CP) titanium has many applications in biomaterials especially in implants due to its excellent biocompatibility. Despite the importance of surface properties in bioapplications, limited research has been conducted to improve surface properties of CP titanium by improving the structure. Therefore, the purpose of this research is to improve the corrosion and wear properties of CP titanium by reducing grain size by multidirectional forging (MDF) process. For this purpose, annealed CP titanium samples were forged by MDF up to six passes at ambient temperature and 220 °C. To investigate the corrosion properties of specimens, the tafel polarization test was performed in a simulated body fluid (SBF) solution. The tribological properties were also investigated by pinsondisk test at sliding speed and applied stress of 0.2 (m/s) and 1MPa, respectively. The results of microstructure analysis of the samples using a scanning electron microscope (SEM) equipped with EBSD showed that the ultrafine grain structure was formed in titanium CP, after 6 passes of the MDF. The results of the investigation of the tafel polarization test showed that the corrosion resistance of the samples increased with applying MDF and increasing the pass number, regardless of the processing temperature. Also, the corrosion resistance of MDFed samples at 220 °C temperature was higher than the MDFed samples at ambient temperature. Wear resistance of CP titanium was also increased, by decreasing the grain size. The results of the investigation of surface morphology of samples using a fieldemission scanning electron microscope showed mainly the abrasive and delamination wear mechanisms.