Investigasi efek elemen paduan pada kemampuan cetak bahan biodegradable

2019 - RISE / SWERIM /KTH

Integrasi implan biodegradable ke dalam tubuh manusia harus memenuhi persyaratan teknis dan fisiologis. Sifat magnesium seperti densitas rendah, kekuatan spesifik tinggi dan sifat biokompatibilitas lainnya membuat magnesium dan paduannya cocok untuk beberapa aplikasi implan biodegradable. Namun, paduan magnesium yang tersedia saat ini masih mengandalkan paduan tujuan struktural / komersial yang tidak spesifik untuk lingkungan tubuh manusia, degradasi yang terlalu cepat dan kinerja mekanis paduan yang terbatas. Manufaktur aditif tampaknya memiliki efek potensial untuk kinerja dan produksi implan paduan magnesium seperti desain dan produksi implan khusus pasien, disesuaikan secara geometris dan mekanis untuk pasien tertentu namun pekerjaan terbatas telah dilakukan di area baru ini. Percobaan dan kesalahan yang ekstensif telah ditunjukkan dari implan paduan magnesium sebelumnya sebagai aplikasi implan.

Cara untuk mengatasi beban melakukan eksperimen ekstensif adalah dengan menggunakan desain paduan berbantuan Komputasi. CALPHAD atau CALculation of PHase Diagram adalah pemodelan komputasi di mana semua informasi eksperimental dan teoritis yang tersedia tentang kesetimbangan fase dan sifat termokimia dikumpulkan ke dalam database sistem. Lebih lanjut, ICME bertujuan untuk mengintegrasikan alat ilmu material komputasi ke dalam sistem yang mempercepat pengembangan material, proses optimasi desain dan menyatukan desain/manufaktur dan ICME memanfaatkan CALPHAD sebagai salah satu metode untuk merancang paduan.

Penyaringan kemungkinan elemen paduan dilakukan daripada perhitungan setiap efek elemen diselidiki. Efek pada penguatan mekanis dan kemungkinan cacat yang disebabkan oleh paduan dilakukan. Ditemukan bahwa paduan komposisi menjanjikan yang diusulkan menjadi Mg-4Zn- (0,7-1,5 wt.%) Ca-(<1wt.%) Sn dan zat terlarut yang lebih tinggi dalam fase tunggal akan menghasilkan indeks kerentanan sobek panas yang lebih tinggi karena meningkatnya likuidus temperatur sehingga rentang pembekuan menjadi lebih luas dan menghambat pengendapan yang menurunkan komposisi akhir fase eutektik.