التخصص: الهندسة الميكانيكية

التخصص الدقيق: هندسة المواد المتقدمة

المستخلص: الأهداف: أدت مقاومة التآكل الضعيفة للتيتانيوم النقي إلى الحد بشكل كبير من تطبيقاته الصناعية والطبية الحيوية ، خاصةً عند استخدامه في ظروف قاسية. للتغلب على هذا القيد ، يجب إجراء معالجة السطح لتحسين مقاومة التآكل دون التأثير سلبًا على مقاومة التآكل الممتازة. الطريقة: لتحضير التيتانيوم لاستخدامه في ظروف التآكل والاحتكاك الشديدة ، تم إذابة أسطحه بالليزر باستخدام ليزر الياف الياقوت بقوة 1000 و 1500 و 2000 وات ، وسرعات تنقل 4 و 30 مم / ثانية. أجريت العمليات في جو الأرجون. النتائج: في جميع الحالات ، لوحظت ثلاث مناطق: المنطقة الذائبة ، والمنطقة المتأثرة بالحرارة ، والمعدن الأساسي. أدت زيادة القوة و / أو انخفاض سرعة السفر إلى زيادات في أعماق المناطق الذائبة. لوحظ هيكل مارتينسيت أسكيكلور داخل المنطقة الذائبة والمتصلبة. تم إنتاج طبقة سطحية صلبة تبلغ 445 HV مع تحسن بنسبة 62٪ ، مع الإشارة إلى المعدن الأساسي CP-Ti ، عن طريق تطبيق المعالجة بقوة 1000 واط وسرعة انتقال 4 مم / ثانية. عندما زادت سرعة السير إلى 30 مم / ثانية ، وصلت صلابة السطح إلى 710 HV. تمت زيادة عمق الطبقة المتصلدة من حوالي 0.6 ملم إلى 0.8 ملم عن طريق زيادة قوة المعالجة من 1000 واط إلى 2000 واط عند سرعة انتقال تبلغ 4 ملم / ثانية. تم تحقيق تحسينات ملحوظة في مقاومة التآكل والتآكل للعينات المعالجة. كان فقدان الوزن للركيزة غير المعالجة ما يقرب من 5 مرات (2.4 جم) من العينة المعالجة بالليزر عند 1500 واط و 30 ملم / ثانية (0.5 جرام). بالنسبة للتآكل ، تم تحويل إمكانات التآكل إلى قيم أكثر إيجابية وتم تحويل تيار التآكل إلى قيم أكثر سلبية للعينة المعالجة بالليزر عند 1000 واط مقارنة بالعينة غير المعالجة. التطبيقات: النتائج سوف توسع تطبيق التيتانيوم النقي في العديد من المجالات الطبية الحيوية والصناعية.

Abstract: Background/Objectives: The poor wear resistance of pure titanium has significantly limited its industrial and biomedical applications, especially when it is used in severe conditions. To overcome this limitation, surface treatment must be done to improve the wear resistance without negatively affect its excellent corrosion resistance. Methods: To prepare titanium for use under severe wear and friction conditions, its surfaces were laser melted using YAG Fiber laser at powers of 1000, 1500 and 2000 W, and travelling speeds of 4 and 30 mm/s. The processes were conducted in argon atmosphere. Findings: In all cases, three zones were observed: melted zone, heat-affected zone and base metal. The increase of the power and/or decrease of the travelling speed caused increases in the depths of the melted zones. Acicular martensite structure was observed within the melted and solidified zone. A hardened surface layer of 445 HV with improvement of 62%, with reference to CP-Ti base metal, was produced by application of the treatment at power of 1000 W and travelling speed of 4 mm/s. When the travelling speed with increased to 30 mm/s, the surface hardness reached 710 HV. The depth of hardened layer was increased from nearly 0.6 mm to 0.8 mm by increasing processing power from 1000 W to 2000 W at travelling speed of 4 mm/s. Remarkable improvements in wear and corrosion resistances of the treated specimens were achieved. The weight losses of the un-treated substrate were almost 5 times (2.4 gm) of the laser treated sample at 1500 W and 30 mm/s (0.5 gm). For corrosion, the corrosion potentials were shifted to more positive values and the corrosion current was shifted to more negative values for the laser treated sample at 1000 W compared to the un-treated sample. Applications: the findings will widen the application of pure titanium in many biomedical and industrial fields.

الحالة: محكم ومنشور

جهة التحكيم: Scopus

دار النشر:

سنة النشر: 0