Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2023, №2

Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25741

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    Дослідження впливу легування сріблом на мікроструктуру та властивості магнієвого сплаву NZ30K для імплантатів при остеосинтезі
    (Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Грешта, Віктор Леонідович; Шаломєєв, Вадим Анатолійович; Джус, Анна Вячеславівна; Greshta, V.; Shalomeev, V.; Dzhus, A.
    UK:Мета роботи. Вивчення впливу легування сріблом магнієвого сплаву NZ30K на його механічні властивості для застосування у виготовленні біодеградовних імплантатів. Методи дослідження. Границю міцності та відносне видовження зразків визначали на розривній машині Р5 при кімнатній температурі. Мікроструктуру зразків досліджували з використанням оптичного електронного мікроскопу «Carl Zeiss» із застосуванням програмного забезпечення «Observer.D1m». Використано зразки після травлення реактивом, що містить 1 % азотної кислоти, 20 % оцтової кислоти, 19 % дистильованої води, 60 % етиленгліколю. Фрактографічний аналіз зламів зразків проводили на електронному скануючому мікроскопі «JSM-6360LA». Фазовий аналіз структурних складових магнієвих сплавів вивчали на електронному мікроскопі – мікроаналізаторі з енергодисперсійною приставкою РЕММА 202М та РЕМ 16И. Дослідження на біокорозію проводили шляхом витримки зразків у розчині гелофузіну – штучного замінника крові впродовж 2, 4, 6 тижнів, з використанням термостату ТС-20 MICROmed. Отримані результати. Показано, що срібло входило до складу комплексно легованих інтерметалідних фаз, які були додатковими центрами кристалізації. При цьому середній розмір зерна знижується майже втричі порівняно з вихідним сплавом. Встановлено, що оптимальний комплекс властивостей досягається введенням 0,1 %Ag, водночас, границя міцності підвищується на 7,9 %, а відносне видовження збільшується майже вдвічі. Встановлено, що магнієвий сплав зі сріблом (0,1 %) сповільнює біокорозійні процеси та сприяє збереженню високого рівня границі міцності (σВ = 205МПа) після витримки впродовж 6 тижнів у розчині гелофузіну. Отже, срібло є перспективним матеріалом для покращення структури та підвищення рівня механічних властивостей біодеградовних імплантатів із магнієвих сплавів. Наукова новизна. Визначено вміст срібла для легування сплаву NZ30K, що становить 0,1 % Ag, при якому формується оптимальне співвідношення показників міцності та пластичності, подрібнення зеренної структури, а також уповільнення біокорозійних процесів . Практична цінність. Сплав NZ30K з додаванням 0,1 % срібла є перспективним для використання у виготовленні імплантатів. Досліджений сплав забезпечує необхідний рівень властивостей до повної консолідації перелому. EN: Purpose. Study of the influence of silver alloying of magnesium alloy NZ30K on its mechanical properties for use in the manufacture of biodegradable implants. Research methods. The tensile strength and relative elongation of the samples were determined on a P5 tensile machine at room temperature. The microstructure of the samples was studied using a “Carl Zeiss” optical electron microscope using the “Observer.D1m” software. Samples were used after etching with a reagent containing 1 % nitric acid, 20 % acetic acid, 19 % distilled water, and 60 % ethylene glycol. Fractographic analysis of sample fractures was performed on a JSM-6360LA scanning electron microscope. The phase analysis of the structural components of magnesium alloys was studied using an electron microscope – a microanalyzer with an energy dispersive attachment РEMMA 202М and РЕМ 16I. Research on biocorrosion was carried out by keeping the samples in a solution of gelofusin – an artificial blood substitute for 2, 4, 6 weeks, using a TC-20 MICROmed thermostat. Results. The study showed that silver was a part of the complex alloyed intermetallic phases, which were additional crystallization centers. In this case, the average grain size decreases by almost three times compared to the original alloy. It was found that the optimal set of properties is achieved by the introduction of 0.1 % Ag, while the tensile strength increases by 7.9 % and the relative elongation almost doubles. It was found that the magnesium alloy with silver (0.1%) slows down biocorrosion processes and helps to maintain a high level of tensile strength (σB = 205 MPa) after 6 weeks of exposure to a solution of helofusine. Thus, silver is a promising material for improving the structure and increasing the mechanical properties of biodegradable magnesium alloy implants. Scientific novelty. The silver content for alloying the NZ30K alloy was determined to be 0.1 % Ag, which forms the optimal ratio of strength and ductility, grain structure refinement, and slowing down biocorrosion processes. Practical value. NZ30K alloy with the addition of 0.1 % silver is promising for use in the manufacture of implants. The studied alloy provides the required level of properties until complete fracture consolidation.
  • Thumbnail Image
    Item
    Мікроструктура та фазовий склад жароміцного сплаву Inconel 718 після селективного лазерного сплавлення, гарячого ізостатичного пресування та термобробки
    (Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Касай, П. О.; Педаш, О. О.; Наумик, Валерій Владиленович; Кasay, P.; Pedash, О.; Naumyk, V.
    UK: Мета роботи. Вивчення мікроструктури та фазового складу зразків жароміцного нікель-хром-залізного сплаву Inconel 718, отриманих методом селективного лазерного сплавлення, що були піддані наступному гарячому ізостатичному пресуванню (ГІП) та стандартній термічній обробці, що полягала у високотемпературній гомогенізації та наступному двоступеневому довготривалому старінні. Методи дослідження. Мікроструктурний аналіз та дослідження фазового складу проводили методами оптичної та сканувальної електронної металографії відповідно на оптичному та електронному мікроскопах. Отримані результати. Вивчено структуру матеріалу зразків в стані побудови та встановлено, що вона характеризується пошаровим сплавленням у вигляді дугоподібних ліній з наявністю епітаксиального росту стовбчастих дендритів. Після термічної обробки зміцнення в сплаві досягається в основному за рахунок виділення інтерметалідної γ″- фази типу Ni3Nb. Металографічними дослідженнями встановлено, що активна сегрегація ніобію в міждендритні простори, в умовах високої швидкості кристалізації та в процесі наступної термічної обробки, призвела до формування в структурі сплаву орторомбічної - фази пластинчастої морфології. Застосування ГІП перед стандартною для сплаву Inconel 718 термічною обробкою сприяє отриманню більш однорідної структури. Наукова новизна. Одержано нові дані щодо фазового стану сплаву Inconel 718 після ГІП й термічної обробки. Вивчено тонку будову жароміцного сплаву системи нікель-хром-залізо, отриманого методом селективного лазерного сплавлення. Практична цінність. Одержані результати розширюють можливості використання сплаву Inconel 718 та дозволяють визначити перспективи практичного застосування технології селективного лазерного сплавлення для виготовлення деталей авіаційного призначення. EN: Purpose. Study of microstructure and phase content of Inconel 718 nickel-chromium-iron superalloy obtained via selective laser melting with subsequent hot isostatic pressing (HIP) and standard heat treatment with high-temperature homogenization and two-steps long term ageing. Research methods. Microstructure analysis and phase content investigation was carried out with optical and scanning electronic metallography on optical and electronic microscope respectively. Results. Material structure of in-built specimens are investigated that is characterized by layer-by-layer fusing in the form of arcuate lines with a presence of epitaxial growth of columnar dendrites. Strengthening of alloy is achieved after heat treatment, basically, due to intermetallic γ″- phase (with Ni3Nb type) precipitation. With metallographic investigation showed that active segregation of niobium in interdendritic spaces, provided due high crystallization rate during selective laser melting and subsequent heat treatment, lead to forming orthorhombic - phase in alloy structure with lamellar morphology. HIP application before standard for Inconel 718 heat treatment, promotes more homogeneous structure. Scientific novelty. New data’s was obtained for phase state of Inconel 718 alloy after HIP and heat treatment. Fine structure of Ni-Cr-Fe-superalloy obtained via selective laser melting was studied. Practical value: Obtained results expands possibilities for Inconel 718 alloy application and allow to determine perspectives of practical usage of selective laser melting process for aviation parts production.