رفتار مكانيكي آلياژ نيكل تيتانيم متخلخل ساخته شده به روش سنتز احتراقي حجمي براي استفاده در جراحي استخوان

Mechanical Behavior of Porous Ni Ti Alloy Produced by Bulk Combustion Synthesis Method for Bone Surgery

در اين مقاله خواص مكانيكي آلياژ نيكل تيتانيم متخلخل توليد شده به‌روش سنتز احتراقي حجمي (VCS) براي استفاده در جراحي استخوان بررسي شده است. رفتار تنش كرنش آلياژ از طريق آزمون كشش تك محوري مشخص شده، نمودار ابر كشساني آلياژ متخلخل با نمودار آلياژ توپر سرد شده از دماي پايداري آستنيت مقايسه شده است. به‌علت حركت نابجايي‌ها، افزايش تعداد محل‌هاي هسته گذاري و ريز شدن صفحات مارتنزيت در هنگام كار سرد، تغيير فرم پلاستيك و گلويي شدن آلياژ با مواد عادي تفاوت اساسي دارد. تنش تسليم و مدول الاستيك آلياژ با درصد تخلخل آن رابطه غيرخطي دارد و از معادله‌هاي σ = 380 exp(–0.11P ) and = 2 + E 17.8 P – 1339.7 P 30 ,000 پيروي مي‌كند. نمودارهاي تنش كرنش آلياژ نشان مي‌دهد كه حتي با وجود 30 درصد تخلخل، نمونه مي‌تواند قبل از شكستن بيش از 6 درصد تغيير طول دهد. مقايسه سطوح شكست نمونه‌هاي سنتز احتراقي با نمونه‌هاي متالورژي پودر نشان‌دهنده تأثير شديد فرايند توليد بر مكانيزم شكست است.

Mechanical property of porous nickel titanium alloy produced by volumetric combustion synthesis (VCS) for bone surgery applications is reported in this paper. Stress strain behavior of the alloy is determined by uniaxial tension test. Superelastic diagram of the porous alloy is compared with that of the solid material cooled from austenite stability temperature. Due to movements of the dislocations, growth of the nucleation sites and thinning of the martensite plates during cooling, plastic deformation and necking behavior of these materials are principally different from that of the ordinary materials. Elastic modulus and yield stress of the material have nonlinear relationship with porosity percentage and obey the following correlations σ = 380 exp(–0.11P ) and = 2 + E 17.8 P – 1339.7 P 30 ,000 The stress strain curves of the alloy show more than 6 percent elongation before rupture, even with 30 percent porosity. A comparison of the cleavage surfaces of the combustion synthesis sles with those of the powder metallurgical ones indicate great influence of production process on fracture mechanism.