توليد ميكرولوله فوق ريزدانه منيزيمي با استفاده از فرآيند تركيبي تغيير شكل پلاستيك شديد براي كاربردهاي پزشكي

Fabrication of ultrafine-grained Mg micro tubes using a combined severe plastic deformation process for biomedical application

در سالهاي اخير آلياژهاي منيزيم به عنوان گزينه‌ي مناسبي براي ماده اوليه استنت هاي وريدي زيست تخريب‌پذير مورد توجه قرار گرفته‌اند. شكل دادن آلياژهاي منيزيم به دليل كارپذيري پايين آن‌ها در دماي اتاق مشكل مي‌باشد. لذا اين مسئله مشكل تكنولوژيكي را در ساخت ميكرولوله اوليه براي استنت زيست‌تخريب‌پذير ايجاد مي‌كند. با توجه به قابليت زيست سازگاري بالاي آلياژ منيزيم WE43 جهت كاربرد در ساخت استنت زيست‌تخريب‌پذير، اين ماده به صورت خام با ساختار ريختگي انتخاب شد. در اين مطالعه به منظور بهبود خواص مكانيكي و حصول يك ميكرولوله از روش تركيبي پرس در كانال زاويه‌دار مساوي به همراه اكستروژن و ميكرواكستروژن استفاده شد و ميله‌هاي منيزيمي WE43 به ميكرولوله‌هاي با كيفيت بالا با ساختار فوق ريزدانه تبديل شدند. ميله ريزدانه آلياژ WE43 از طريق يك پاس فرايند پرس در كانال زاويه‌دار مساوي حاصل شد و سپس بيلت منيزيمي فرآيند شده به ميله‌اي با قطر 5 ميلي‌متر اكسترود مي‌شود. نهايتاً با استفاده از فرآيند ميكرو اكستروژن ميكرولوله‌هايي فوق ريزدانه و مستحكم با قطر خارجي 3.4 ميلي‌متر و ضخامت 0.25 ميلي‌متر به صورت موفقيت‌آميز توليد شدند. فرايندهاي مذكور با استفاده از شبيه‌سازي المان محدود شبيه‌سازي شدند. نتايج نشان داد اندازه دانه منيزيم به طور قابل‌ملاحظه‌اي پس از اين روش تركيبي كاهش يافته و خواص مكانيكي به طور قابل‌ملاحظه‌اي بهبود يافت.

In recent years, Mg alloys have received much attention as a promising candidate for raw material in biodegradable vascular stent. Forming of Mg alloys is difficult because of poor workability of them at room temperature. Hence this presents a technological barrier to the fabrication of initial micro-tube for a biodegradable stent. With regard to high biodegradability of the magnesium alloy WE43 to manufacture biodegradable stent, it has been selected as initial with casted structure. In this study, for enhancing mechanical properties and attaining micro tube a combination of equal channel angular pressing (ECAP) with extrusion and micro extrusion was used and Mg bars were fabricated to high-quality micro-tubes with refined microstructure. Fine-grained size billets of the WE43 alloy were obtained by one-pass of ECAP. The processed Mg bar was extruded into a bar with 5 mm in diameter. Finally, a UFG and high strength micro tubes with an outside diameter of 3.4mm and a wall thickness of 0.25mm were successfully produced by micro extrusion process. Mentioned processes were simulated using finite element (FE) simulations. The result shows the grain size of Mg incredibly reduced after this combined method and mechanical properties were significantly improved.