Laserowa fuzja proszkowa biodegradowalnego stopu Fe-Mn: krystalizacja jeziorka ciekłego metalu
Opis i związek z AMAZEMET
Stopy Fe-Mn mają ogromny potencjał jako biodegradowalne materiały na implanty metaliczne, oferując doskonałe właściwości mechaniczne i możliwość personalizacji poprzez produkcję addytywną. Proszki wytwarzane przy użyciu technologii ultradźwiękowej AMAZEMET, wspomaganej plazmą, wykazują sferyczne cząstki o precyzyjnym składzie chemicznym i jednorodności, zapewniając niezawodność w laserowej fuzji złoża proszku (LPBF). Aby sprostać wyzwaniom związanym ze zrozumieniem wymiany ciepła podczas LPBF, opracowano nowy, niewymagający kalibracji model 3D z elementami skończonymi, który odkrywa koncentryczne wzorce segregacji Mn w puli stopu, pogłębiając zrozumienie przetwarzania stopu Fe-Mn w celu ulepszonych zastosowań biomedycznych.
Autorzy
Tijan Mede aAndraž Kocjan a, Irena Paulin a, Matjaž Godec a
Instytut Metali i Technologii
Streszczenie
Jako materiały biodegradowalne, stopy Fe-Mn są bardzo obiecujące, szczególnie dlatego, że mogą być stosowane jako metalowe implanty o doskonałych właściwościach mechanicznych. Oprócz umożliwienia personalizacji pacjenta, fuzja proszkowa tych stopów może pomóc przezwyciężyć ich główną wadę, tj. powolną degradację wewnątrz ludzkiego ciała, poprzez zwiększenie powierzchni komponentu z wbudowaną porowatością strukturalną. Jakość produktów wytwarzanych przy użyciu dodatków zależy od ich historii temperaturowej, co sprawia, że znajomość charakterystyki przenoszenia ciepła w procesie stapiania w złożu proszku jest bardzo ważna. Podczas gdy dokładne określenie gradientów temperatury i rozmiarów basenów stopu nadal stanowi poważne wyzwanie dla wszystkich materiałów, jest to szczególnie prawdziwe w przypadku stopów Fe-Mn, gdzie badania są obecnie ograniczone do kilku pionierskich prac, a eksperymentalne określenie konturów basenów stopu okazuje się niezwykle trudne i niewiarygodne. Aby zbadać źródła niespójności pomiarów, w ramach tych badań przeanalizowano składy basenów stopowych próbek Fe-Mn. Koncentryczne wzory o wysokiej i niskiej zawartości Mn praktycznie nie do odróżnienia od granicy basenu stopu w skali makro zostały ujawnione w obrębie basenu stopu. Przeprowadzono mikroskopową analizę rozkładu zawartości pierwiastków, a koncentryczne wzory przypisano wyraźnej segregacji stopu w połączeniu z prądami konwekcyjnymi. W celu przezwyciężenia trudności eksperymentalnych zaproponowano nowatorski, niewymagający kalibracji model 3D z elementami skończonymi przenoszenia ciepła podczas laserowej fuzji w złożu proszku, który został zweryfikowany w oparciu o eksperymentalne pomiary jeziorka stopu.
Udostępnij tego posta!
