بررسي خواص مكانيكي ، خوردگي و ريزساختار نانو بيو كامپوزيت هيبريدي Mg/2 FA/0.3 GNPs(Wt%) توليد شده توسط ريخته گري دو مرحله ي همزن مكانيكي و باز ذوب تحت فشار آرگون

Mechanical Properties, Corrosion and Microstructure of Mg/2FA/0.3GNPs (wt.%) Hybrid Nanobiocomposite Produced by Mechanical Stir Casting and Remelting under Argon Pressure

نانو ‌بيو‌كامپوزيت هيبريدي با زمينه آلياژ منيزيم )%Mg-0.5Ca-0.8Mn (wt تقويت شده با 2درصد وزني نانو ذرات فلوئور آپاتيت (FA) و 3/0 درصد وزني نانو صفحات گرافن (GNPs) توسط فرآيند ريخته‌گري هم‌زن مكانيكي توليد و به منظور از بين رفتن حفرات ناشي از ريخته‌گري تحت فرآيند جديد ريخته‌گري تحت فشار آرگون باز‌ذوب شد. خواص مكانيكي از قبيل استحكام كششي توسط آزمايش كشش و خواص خوردگي توسط آزمايش الكتروشيميايي، امپدانس و آزادسازي هيدروژن در محلول شبيه‌سازي محيط بدن مورد بررسي قرار گرفت. تغييرات ريزساختاري شامل پراكنش ذرات تقويت كننده و اندازه‌ي دانه‌ها با كمك ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكترون روبشي مطالعه شد. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه استحكام كششي نهايي كامپوزيت 27 درصد بيشتر از آلياژ پايه است و جريان خوردگي كامپوزيت 60 درصد كاهش نسبت به آلياژ پايه يافته است. بررسي‌هاي ريزساختاري بيانگر كاهش اندازه دانه كامپوزيت (µm 175) نسبت به آلياژ پايه (µm 448) است و تصاوير ميكروسكوپ الكترون روبشي شكل‌گيري داربست گرافني كه داراي تاثير مثبت در خواص مكانيكي و خوردگي است را نشان مي‌دهد.

Hybrid nano-biocomposite of Mg-0.5Ca-0.8Mn (wt%) magnesium alloy reinforced by 2 wt% fluorapatite (FA) nanoparticles and 0.3 wt% graphene nanoplates (GNPs) were prepared via mechanical stir casting process. In order to eliminate the casting defects, remelting process was carried out under argon atmosphere. Mechanical and biocorrosion properties were investigated by tensile testing and electrochemical impedance spectroscopy in simulated body fluid (SBF) solution, respectively. Microstructural development including the size and distribution of the reinforcement particles, and matrix grain size were studied by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Mechanical test results revealed an increase of 27% in the ultimate tensile strength. Biocorrosion behavior approved the lower corrosion rate of the composite samples in comparison with unreinforced alloy. Optical micrographs confirmed the effect of reinforcement particles on twinning formation and reduction of composite grain size (175 μm) compared to that of unreinforced alloy (484 μm). SEM observations exhibited the formation of graphene scaffolds and their positive effect on the mechanical and biocorrosion properties.