টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ধাতু পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তি

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ধাতু পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তি

 

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. 2008 সালে ক্রমাগত গবেষণা ও উন্নয়ন, উদ্ভাবন, পরীক্ষা, টাইটানিয়াম ধাতু, এবং টাইটানিয়াম খাদ ধাতু ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ব্যাপক উৎপাদন অর্জন করেছে। যদি গ্রাহকদের প্রয়োজন হয়, অনুগ্রহ করে একটি ইমেল পাঠান: ব্যবসা- mall@zw-jm.com এটি আমাদের কোম্পানিকে দিন, এবং পেশাদার প্রকৌশলীরা আপনাকে সবচেয়ে কম দিনের মধ্যে একটি সময়মত উত্তর দেবে,

সারসংক্ষেপ

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ উভয়ই কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি, চমৎকার জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণতা এবং ভাল জারা প্রতিরোধের, এবং মহাকাশ, বায়োমেডিকাল, রাসায়নিক এবং স্বয়ংচালিত ক্ষেত্রগুলিতে প্রচুর প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয় মেটাল পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (MIM) প্রযুক্তি ছোট এবং মাঝারি আকারের জটিল আকারের টাইটানিয়াম পণ্যগুলির বড় আকারের এবং কম খরচে প্রস্তুতি অর্জন করতে পারে, যা টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ পণ্যগুলির উত্পাদন এবং প্রয়োগের প্রচারের জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ। .

এই নিবন্ধটি টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের ধাতব পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের বৈশিষ্ট্য এবং সুবিধাগুলি উপস্থাপন করে। এটি পাউডার কাঁচামাল, বাইন্ডার সিস্টেম, পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ, ডিবন্ডিং এবং সিন্টারিংয়ের দিক থেকে টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ধাতু পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তির গবেষণা অগ্রগতির সংক্ষিপ্তসার করে। বর্তমানে বিদ্যমান প্রধান সমস্যাগুলির প্রতিক্রিয়া হিসাবে, এটি টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের ধাতব পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের গবেষণা দিক এবং বিকাশের সম্ভাবনা বিশ্লেষণ করে।

কীওয়ার্ড টাইটানিয়াম; টাইটানিয়াম খাদ; ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ; গবেষণা অগ্রগতি শ্রেণীবিভাগ নম্বর TF125.2; TF125.2 প্লাস 2

(সম্পাদকের নোট: ইংরেজি ভূমিকা বাদ দেওয়া হয়েছে...)

আকরিক থেকে ধাতব টাইটানিয়াম পাওয়ার শিল্প উত্পাদন পদ্ধতি 1840-এর দশকে আয়ত্ত করা হয়েছিল, তাই টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদগুলি শিল্প ও বাণিজ্যিক সুবিধাগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। যাইহোক, ইস্পাতের তুলনায়, এর বার্ষিক আউটপুট এখনও ছোট, এবং কাঁচামালের উচ্চ মূল্যের কারণে, এর প্রয়োগের সুযোগ বেশিরভাগই সামুদ্রিক শিল্প, রাসায়নিক শিল্প, মহাকাশ শিল্প, চিকিৎসা ডিভাইস, ইমপ্লান্ট, বিলাস দ্রব্য এবং অন্যান্য শিল্পের মধ্যে সীমাবদ্ধ। উপাদান কর্মক্ষমতা জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা সঙ্গে.

বর্তমানে, কাঁচামালের উচ্চ মূল্য ছাড়াও, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম মিশ্রণ প্রক্রিয়াকরণ এবং গঠনের অসুবিধা তাদের প্রয়োগের সুযোগকে ব্যাপকভাবে সীমিত করে।

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির মেশিনিবিলিটি দুর্বল, এবং প্রথাগত মেশিনিং পদ্ধতিতে ব্যয়বহুল সরঞ্জাম এবং কম প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতা রয়েছে, যা তাদের প্রক্রিয়াকরণের ব্যয়কে ব্যাপকভাবে বাড়িয়ে তোলে; টাইটানিয়াম অংশগুলির গঠন যা মেশিন করা যেতে পারে তা খুবই সহজ, এবং প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির সীমাবদ্ধতার কারণে, তাদের বেশিরভাগই নকশা সমাধানগুলি অর্জন করতে পারে না যা উপাদানের কার্যকারিতা সর্বাধিক করতে পারে।

এই প্রেক্ষাপটে, মেটাল ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (MIM), যা উচ্চ কাঁচামাল ব্যবহার এবং কম ব্যাচ উৎপাদন খরচের সুবিধা রয়েছে, একটি আদর্শ টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ প্রক্রিয়াকরণ প্রক্রিয়া হয়ে উঠেছে [1-4]।

ধাতব পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ায় সাধারণত বেশ কয়েকটি মৌলিক প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে যেমন ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুতি, ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ, ডিবন্ডিং, সিন্টারিং এবং প্রয়োজনীয় পোস্ট-প্রসেসিং।

চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে, ধাতব পাউডার এবং জৈব বাইন্ডার উপাদানগুলি প্রথমে মিশ্রিত, মিশ্রিত এবং দানাদার একটি ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুত করা হয়। তারপরে, ইনজেকশন উপাদানটিকে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপে ছাঁচে ইনজেকশন করা হয়, শীতল করা হয় এবং একটি নির্দিষ্ট আকৃতি সহ একটি সবুজ পণ্য পেতে ধ্বংস করা হয়। তারপর, ডিবন্ডিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে, ধাতব পাউডার ব্যতীত সমস্ত জৈব উপাদানগুলি সবুজ পণ্য থেকে সরানো হয়, একটি ডিবন্ডিং সবুজ পণ্য তৈরি করে। অবশেষে, পণ্যের পছন্দসই কর্মক্ষমতা প্রাপ্ত করার জন্য sintering বাহিত হয়।

ধাতু পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তি ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ এবং ঐতিহ্যগত পাউডার ধাতুবিদ্যা প্রযুক্তির একটি জৈব সমন্বয় অর্জন করেছে, উচ্চ যন্ত্র খরচ, ঐতিহ্যগত ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার সহজ আকৃতি, আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং এবং ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার কম উত্পাদন দক্ষতা, ঐতিহ্যগত অনেক ত্রুটিগুলি অতিক্রম করে। ঢালাই প্রক্রিয়া, এবং কম সহনশীলতা নির্ভুলতা। এটি টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ পণ্যগুলির উত্পাদন এবং প্রয়োগকে ব্যাপকভাবে প্রচার করেছে (চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে)।

MIM দ্বারা উত্পাদিত টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের 1 ফ্লো চার্ট

 

2 এমআইএম দ্বারা উত্পাদিত টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের অ্যাপ্লিকেশন

 

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ধাতু পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ গবেষণা অবস্থা

গবেষণায় দেখা গেছে যে টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ পণ্যগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, জারা প্রতিরোধের এবং জৈব চিকিৎসা বৈশিষ্ট্যগুলি চারটি দিক দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়: আপেক্ষিক ঘনত্ব, অপরিষ্কার সামগ্রী, খাদ উপাদান এবং মাইক্রোস্ট্রাকচার।

ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ পণ্য sintered পরে, এর আপেক্ষিক ঘনত্ব প্রায় 95 শতাংশ, এবং অবশিষ্ট ছিদ্র একটি নির্দিষ্ট অনুপাত থাকবে.

নমুনা ভেঙ্গে গেলে এই অবশিষ্ট ছিদ্রগুলি ফাটলের উত্স হয়ে উঠবে এবং প্রসার্য শক্তি, নমনীয়তা, ফ্র্যাকচারের দৃঢ়তা, ক্লান্তি শক্তি এবং উপাদানের অন্যান্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর আরও বেশি প্রভাব ফেলবে। অতএব, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ পণ্যগুলির আপেক্ষিক ঘনত্ব যত বেশি হবে, তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য তত ভাল।

অক্সিজেন, কার্বন, নাইট্রোজেন, হাইড্রোজেন, ইত্যাদির মতো অপরিষ্কার উপাদান, বিশেষ করে অক্সিজেন, ফলনের শক্তি, প্রসার্য শক্তি এবং উপকরণের কঠোরতা বৃদ্ধি করতে পারে, নমনীয়তা হ্রাস করতে পারে। সিন্টারিং তাপমাত্রায়, অপবিত্রতা উপাদানগুলি ম্যাট্রিক্স টাইটানিয়ামে দ্রবীভূত হয়। কার্যকরী হ্রাসকারী এজেন্টের অভাবের কারণে, সিন্টারিং প্রক্রিয়া চলাকালীন টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের অপরিচ্ছন্নতা উপাদানগুলি নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। এর জন্য কাঁচামালে যোগ করা অক্সিজেনের পরিমাণ এবং পরবর্তী প্রতিটি প্রক্রিয়ার ধাপ কমিয়ে আনা প্রয়োজন।

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের মাইক্রোস্ট্রাকচার, সিন্টারিংয়ের পরে শস্যের আকার এবং ফেজ কম্পোজিশন সহ, উপাদানের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে। সামগ্রিকভাবে, চমৎকার পারফরম্যান্স সহ ইনজেকশন ঢালাইকৃত টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ উপকরণগুলির উচ্চ ঘনত্ব, কম অশুদ্ধতা সামগ্রী (সাধারণত অক্সিজেন সামগ্রী), উপযুক্ত খাদ রচনা, ঘনত্বের সময় সূক্ষ্ম শস্যের আকার এবং কম ত্রুটি রয়েছে [5]।

1.1 পাউডার কাঁচামাল

পাউডার কাঁচামাল নির্বাচন টাইটানিয়াম পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ। পাউডারের কণার আকার বন্টন এবং রূপবিদ্যা সরাসরি ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ যৌগের তরলতা এবং গঠনযোগ্যতা, ডিবন্ডিং প্রক্রিয়ার সময় সবুজ দেহের আকৃতি ধরে রাখা এবং সিন্টারিং প্রক্রিয়ার সময় সংকোচনের হারকে প্রভাবিত করে।

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ পাউডার প্রস্তুত করার জন্য সাধারণত ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলির মধ্যে যান্ত্রিক পদ্ধতি এবং অ্যাটোমাইজেশন পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

বল মিলিং, স্টিরিং বল মিলিং, উচ্চ-শক্তি কম্পন বল মিলিং এবং বায়ুপ্রবাহ পালভারাইজেশনের মতো যান্ত্রিক পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত পাউডারের আকৃতি সাধারণত অনিয়মিত বা কৌণিক হয়।

হাইড্রোজেনেশন ডিহাইড্রোজেনেশন (HDH) প্রক্রিয়া হাইড্রোজেন শোষণের পরে টাইটানিয়ামের সুস্পষ্ট ক্ষত বৈশিষ্ট্যগুলিকে ব্যবহার করে। এটি যান্ত্রিক গ্রাইন্ডিং বা এয়ারফ্লো ক্রাশিং দ্বারা চূর্ণ করা হয়, এবং তারপরে অনিয়মিত আকারের টাইটানিয়াম পাউডার পেতে ডিহাইড্রোজেনেশনের শিকার হয়, যেমন চিত্র 3 (ক) এ দেখানো হয়েছে। পরমাণুকরণ পদ্ধতি (যেমন নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরমাণুকরণ, প্লাজমা মরীচি ঘূর্ণায়মান ইলেক্ট্রোড পরমাণুকরণ এবং ইলেক্ট্রোড ইন্ডাকশন গলানো গ্যাস অ্যাটোমাইজেশন) সম্পূর্ণ নিষ্ক্রিয় বায়ুমণ্ডলে করা যেতে পারে, যাতে কাঁচা পাউডারের উচ্চ বিশুদ্ধতা বজায় রাখা যায়। প্রস্তুত পাউডারটি গোলাকার আকৃতির এবং একটি মোটামুটি প্রশস্ত কণা আকারের বন্টন রয়েছে, ভাল স্ট্যাকিং কর্মক্ষমতা সহ, চিত্র 3 (b) এ দেখানো হয়েছে।

উপরন্তু, ইস্পাত পাউডার উত্পাদন প্রযুক্তির বিপরীতে, সূক্ষ্ম টাইটানিয়াম পাউডার উত্পাদন আরও কঠিন। কণার আকার হ্রাসের সাথে সাথে পৃষ্ঠের নির্দিষ্ট ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায় এবং অপরিষ্কার উপাদানের পরিমাণও বৃদ্ধি পায়।

সাধারণত, এমআইএম টাইটানিয়াম পাউডার ব্যবহার করে যার কণার আকার 45 μm এর কম। যখন পাউডার কণাগুলি খুব বড় হয়, তখন ইনজেকশন প্রক্রিয়াটি পাউডার বাইন্ডার বিচ্ছেদ এবং ত্রুটিগুলির গঠনের প্রবণ হয়। এটি সম্পূর্ণরূপে ইনজেকশন উপাদান রচনা এবং ছাঁচ নকশা নকশা বিবেচনা করা প্রয়োজন [5].

Fig.3 HDH (a) এবং গ্যাস পরমাণুযুক্ত (b) MIM-এ ব্যবহৃত টাইটানিয়াম পাউডার

1.2 আঠালো

বাইন্ডার হল একটি ক্যারিয়ার যা পুরো ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া জুড়ে পর্যায়ক্রমে বিদ্যমান, এবং এর প্রধান কাজ হল সমানভাবে ছাঁচকে তরল অবস্থায় পাউডার দিয়ে পূরণ করা, পছন্দসই আকৃতি তৈরি করা এবং সিন্টারিং-এর আগে পর্যন্ত এটি বজায় রাখা।

ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ায়, বাইন্ডারের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি থাকা উচিত: কম গলনাঙ্ক, গুঁড়া কণার ভাল ভেজাতা এবং দ্রুত দৃঢ়ীকরণ, যা ইনজেকশন সামগ্রী তৈরির জন্য সুবিধাজনক; ইনজেকশন তাপমাত্রায় ভাল তরলতা আছে; গঠনের পরে, কম অবশিষ্ট উপাদান এবং অ-বিষাক্ত এবং অ ক্ষয়কারী পচনশীল পণ্য সহ, এটি সহজেই বিলেট থেকে সরানো যেতে পারে।

সাধারণভাবে বলতে গেলে, বাইন্ডার উপাদানগুলিতে অন্তত প্রধান উপাদান এবং গৌণ উপাদান অন্তর্ভুক্ত থাকে:

প্রধান উপাদানটি ধাতব পাউডার কণাকে ভেজাতে এবং প্রয়োজনীয় প্রবাহযোগ্যতা প্রদান করতে ব্যবহৃত হয়, যখন গৌণ উপাদানটি নিশ্চিত করে যে ইনজেকশন প্রক্রিয়া চলাকালীন এবং বাইন্ডারের প্রধান উপাদান অপসারণের পরেও ইনজেকশন গ্রিন বডিতে যথেষ্ট শক্তি রয়েছে।

বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, ধাতুর গুঁড়ো এবং পলিমারগুলির মধ্যে সামঞ্জস্যতা উন্নত করতে বাইন্ডার সিস্টেমে একটি তৃতীয় উপাদান থাকে, যেমন সার্ফ্যাক্ট্যান্ট।

বাইন্ডার উপাদানগুলির বিভিন্ন প্রধান উপাদান অনুসারে, সাধারণত ব্যবহৃত বাইন্ডার সিস্টেমগুলিকে মোম ভিত্তিক সিস্টেম, সুগন্ধযুক্ত যৌগ ভিত্তিক সিস্টেম, পলিঅক্সিমিথিলিন সিস্টেম এবং জল-ভিত্তিক সিস্টেমে ভাগ করা যায়।

1.2.1 মোম ভিত্তিক বাইন্ডার

মোম ভিত্তিক সিস্টেম বাইন্ডারের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত মোমের মধ্যে রয়েছে প্যারাফিন, মোম, পাম মোম ইত্যাদির মতো কয়েকটি শর্ট চেইন পলিমার। এগুলোর গলনাঙ্ক কম, ভাল ভেজাতা, ছোট আণবিক চেইন, কম সান্দ্রতা এবং অন্যান্য তুলনায় পচনের সময় ছোট আয়তনের পরিবর্তন হয়। পলিমার, যা পণ্যের মাত্রিক নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে সহায়ক।

মোম ভিত্তিক সিস্টেমের সাধারণভাবে ব্যবহৃত গৌণ উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে পলিপ্রোপিলিন, পলিথিন, ইথিলিন ভিনাইল অ্যাসিটেট কপোলিমার এবং উচ্চ আণবিক ওজন পলিমিথাইল মেথাক্রিলেট। মোম এবং কঙ্কাল বাইন্ডার ছাড়াও, পাউডার এবং পলিমারের মধ্যে সামঞ্জস্য উন্নত করতে সাধারণত স্টিয়ারিক অ্যাসিডের মতো একটি সার্ফ্যাক্ট্যান্ট যোগ করা হয়।

সাহিত্যে প্রথম রিপোর্ট করা মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেম ছিল কানেকো এট আল। [৬], যা প্যারাফিন পলিবুটাইল মেথাক্রাইলেট ইথিলিন ভিনাইল অ্যাসিটেট কপোলিমার ডিবিউটাইল ফ্যাথালেটকে বাইন্ডার এবং টাইটানিয়াম পাউডার হিসাবে একটি মন্তব্য ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুত করতে ব্যবহার করে। পাউডার লোডিং ছিল 56 শতাংশ, এবং ডিবন্ডিংয়ের পরে, এটি 1300 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং 1.3 পা-এ সিন্টার করা হয়েছিল। প্রাপ্ত সিন্টারড নমুনার আপেক্ষিক ঘনত্ব 94 শতাংশ এবং 1000 MPa এর সংকোচন শক্তি ছিল, কিন্তু উচ্চ অপরিষ্কার সামগ্রীর কারণে, এটি প্রায় কোন নমনীয়তা ছিল.

কাতো এট আল। [৭] ভ্যাকুয়াম ডিবন্ডিং এবং আর্গন বায়ুমণ্ডল ডিবন্ডিংকে একত্রিত করে একটি দ্বি-পদক্ষেপ ডিবন্ডিং প্রক্রিয়া অধ্যয়ন করেছে, যা সিন্টারযুক্ত অংশে কার্বন এবং অক্সিজেনের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছে।

গুও এট আল। [8-9] কিছু প্যারাফিন প্রতিস্থাপনের জন্য আরও ভাল ভেজাযোগ্যতা সহ পলিথিন গ্লাইকল ব্যবহার করেছেন এবং একটি প্যারাফিন পলিথিন পলিথিন পলিপ্রোপিলিন স্টিয়ারিক অ্যাসিড বাইন্ডার সিস্টেম তৈরি করেছেন, যা খাঁটি টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম ভ্যানডিয়াম অ্যালয়েসের ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে ব্যবহৃত হয়েছিল। sintered অংশ ভাল আকৃতি ধারণ এবং ছোট ইঞ্চি তরঙ্গ গতি ছিল. অক্সিজেন এবং কার্বন কন্টেন্ট হ্রাসের কারণে, কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছিল, যার ফলে ভাল কর্মক্ষমতা ছিল।

উপরন্তু, গবেষকরা প্যারাফিন মোম [10-13] এর আংশিক বিকল্প হিসাবে পাম মোম এবং একটি মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমের জন্য প্যারাফিন মোম [14] এর সম্পূর্ণ বিকল্প হিসাবে পাম তেল ব্যবহার করেছেন, যার গঠন ভাল প্রভাব রয়েছে। যাইহোক, পাম মোমের মধ্যে থাকা অক্সিজেন উপাদানের কারণে, এটি অক্সিজেন বৃদ্ধিরও একটি উত্স,

বর্তমানে, সাহিত্যে রিপোর্ট করা সর্বোত্তম মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমটি ফ্রেডেরিসি এট আল দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। [১৫]। পরীক্ষামূলক প্রক্রিয়া চলাকালীন, প্যারাফিন, নিম্ন-ঘনত্বের পলিথিন এবং স্টিয়ারিক অ্যাসিডের অনুপাত সামঞ্জস্য করে চারটি বাইন্ডার অনুপাত তৈরি করা হয়েছিল এবং এই অনুপাতগুলির উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ইনজেকশন সামগ্রী তৈরি, ডিবন্ডেড এবং সিন্টার করা হয়েছিল। 98.1 শতাংশের আপেক্ষিক ঘনত্বের সাথে একটি নমুনা এবং একটি রাসায়নিক গঠন যা সেকেন্ডারি বিশুদ্ধ টাইটানিয়ামের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমগুলি ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, তবে জৈব দ্রাবক ব্যবহার করে দ্রাবক ডিবন্ডিংয়ের কম দক্ষতার কারণে, গবেষকরা ক্রমাগত নতুন বাইন্ডার সিস্টেমগুলি উদ্ভাবন এবং বিকাশ করেছেন।

1.2.2 সুগন্ধযুক্ত যৌগ ভিত্তিক বাইন্ডার

সুগন্ধযুক্ত যৌগগুলি (যেমন ন্যাপথালিন, অ্যানথ্রাসিন ইত্যাদি) খুব কম তাপমাত্রায় দ্রবীভূত হতে পারে এবং নিম্নচাপের পরিস্থিতিতে, তারা তাদের গলনাঙ্কের নীচে তাপমাত্রায় পরমানন্দের মাধ্যমে সরাসরি কঠিন থেকে গ্যাসে রূপান্তরিত হতে পারে। বাইন্ডার উপাদান হিসাবে সুগন্ধযুক্ত যৌগ ব্যবহার করে ডিবন্ডিং প্রক্রিয়ার কার্যকারিতা ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে।

ওয়েইল এট আল। [16-18] টাইটানিয়াম ধাতব পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে সুগন্ধযুক্ত যৌগ ব্যবহার করা হয়েছে। এর গবেষণায়, ঘন টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম ভ্যানডিয়াম অ্যালয় এবং ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম ভ্যানডিয়াম অ্যালয়গুলি ন্যাপথলিন, স্টিয়ারিক অ্যাসিডের 1 শতাংশ ভর ভগ্নাংশ এবং ইথিলিন অ্যাসিটেট ইথিলিন কপোলিমারের 3 শতাংশ থেকে 12 শতাংশ ভর ভগ্নাংশ বাইন্ডার হিসাবে ব্যবহার করে প্রস্তুত করা হয়েছিল।

পরীক্ষা চলাকালীন, গ্যাসে ন্যাপথলিনের সরাসরি পরমানন্দের কারণে, ডিবন্ডিং প্রক্রিয়া চলাকালীন কোনও তরল পর্যায় উপস্থিত হয়নি এবং নমুনার পরিমাণ পরিবর্তন হয়নি। দ্রাবক degreasing থেকে ভিন্ন, পরমানন্দ পদ্ধতিতে জড়িত পৃষ্ঠ শক্তি তুলনামূলকভাবে কম, যার মানে হল সাধারণ degreasing ত্রুটি যেমন বিকৃতি এবং ক্র্যাকিং এড়ানো যায়। শেষ পর্যন্ত, sintered নমুনার আপেক্ষিক ঘনত্ব ছিল 96.6 শতাংশ, এবং কার্বন সামগ্রী বৃদ্ধি পায়নি।

যদিও আঠালো সিস্টেমটি উৎকৃষ্ট পণ্যের কার্যকারিতা অর্জন করেছে, তবুও সিস্টেমের সুগন্ধযুক্ত যৌগগুলি এখনও পরিবেশ এবং শারীরিক স্বাস্থ্যের উপর প্রভাব ফেলে, এবং আরও অধ্যয়ন বা বড় আকারে প্রয়োগ করা হয়নি।

1.2.3 পলিঅক্সিমিথিলিন ভিত্তিক বাইন্ডার

পলিফর্মালডিহাইড প্রথম বাইন্ডার সিস্টেমে 1984 সালে Celanese Corp দ্বারা ব্যবহার করা হয়েছিল এবং পরে BASF দ্বারা বিকশিত হয়েছিল, যার ফলে বাইন্ডারের উপাদানগুলিতে কোনও মোম বা ছোট আণবিক ওজনের উপাদান থাকতে পারে না [19]।

পলিফর্মালডিহাইড এই বাইন্ডার সিস্টেমের প্রধান উপাদান, এবং পলিথিন (PE) ধীরে ধীরে পরবর্তী বিকাশ প্রক্রিয়ার সময় একটি কঙ্কাল বাইন্ডার হিসাবে যোগ করা হয়।

বর্তমানে, BASF এই বাইন্ডার সিস্টেমের উপর ভিত্তি করে ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ সামগ্রী তৈরি করেছে, যা নিম্ন খাদ ইস্পাত, স্টেইনলেস স্টীল, টুল স্টিল, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয় এবং সিরামিকের মতো অনেক উপকরণকে কভার করে।

পলিফর্মালডিহাইডের উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল অম্লীয় বিকারকগুলির প্রতি এর সংবেদনশীলতা এবং অম্লীয় পচনের প্রতি সংবেদনশীলতা। অতএব, সবুজ শরীরকে তার নরম হওয়া তাপমাত্রার নীচে একটি অম্লীয় বায়ুমণ্ডলে চিকিত্সা করা যেতে পারে। পলিঅক্সিমিথিলিনের প্রক্রিয়াটি শক্ত অবস্থায় রয়েছে, বাইন্ডারের উপাদান ফুটানোর কারণে ফাটল এবং প্রসারণের মতো ত্রুটিগুলি এড়িয়ে যায়। অধিকন্তু, বিকৃতিটি ছোট, আকৃতি ধরে রাখা ভাল এবং আকার নিয়ন্ত্রণ সঠিক।

উপরন্তু, উচ্চ প্রসারণের হারের কারণে, অন্যান্য ডিগ্রীজিং পদ্ধতির তুলনায়, ডিগ্রীজিং রেট বেশি, প্রথাগত দ্রাবক ডিবন্ডিংয়ের 10 গুণ হারে পৌঁছায়, যখন ঘন আকারের ডিবন্ডিং করার অনুমতি দেয় [20]।

যদিও পলিঅক্সিমিথিলিন ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমের উপরে উল্লিখিত অনেক সুবিধা রয়েছে, তবে এর অনেক অসুবিধাও রয়েছে।

অনুঘটক ডিবন্ডিং প্রক্রিয়া প্রায়ই একটি অনুঘটক হিসাবে অত্যন্ত ক্ষয়কারী নাইট্রিক অ্যাসিড বাষ্প ব্যবহার করে। একদিকে, পলিফর্মালডিহাইড ইনজেকশন উপকরণ এবং ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের পর্যায়ে পচে যেতে পারে, যা অত্যন্ত বিষাক্ত ফর্মালডিহাইড তৈরি করে। অধিকন্তু, পচনশীল পণ্যগুলিকে দ্বি-পদক্ষেপ দহনের মাধ্যমে অপসারণ করতে হবে। অন্যদিকে, অ্যাসিডিক বায়ুমণ্ডল যা একটি অনুঘটক ভূমিকা পালন করে তার সরঞ্জামগুলির একটি বৃহত্তর ক্ষয়কারীতা রয়েছে, যাতে আরও বিনিয়োগের প্রয়োজন হয়।

1.2.4 জল ভিত্তিক বাইন্ডার

ডিবন্ডিং দ্রাবক (যেমন হেপ্টেন এবং হেক্সেন) বা বন্ডিং এজেন্ট উপাদানগুলির (সুগন্ধযুক্ত যৌগ মনোমার এবং ফর্মালডিহাইড) এর পচন পণ্যগুলি উপরে উল্লিখিত বেশ কয়েকটি বন্ধন এজেন্ট সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যা পরিবেশ এবং অপারেটরদের জন্য কমবেশি ক্ষতিকারক। অতএব, পরিবেশ বান্ধব দ্রাবক বন্ধন এজেন্ট সিস্টেমের উন্নয়ন এবং ব্যবহার মহান তাত্পর্যপূর্ণ।

বিদ্যমান পরিবেশ বান্ধব বাইন্ডার সিস্টেম ডিবন্ডিং দ্রাবক হিসাবে জল ব্যবহার করে।

ইনজেকশন সামগ্রী তৈরিতে জলের বিভিন্ন ভূমিকা অনুসারে, এই ধরণের বাইন্ডার সিস্টেমকে জেল ভিত্তিক এবং নন জেল ভিত্তিক ভাগ করা যায়।

নন-জেল ভিত্তিক সিস্টেমে ব্যবহৃত সাধারণ পলিমার হল পলিথিন গ্লাইকোল, যার পারফরম্যান্স ভাল এবং সস্তা এবং প্রাপ্ত করা সহজ। কম আণবিক ওজনের পলিথিন গ্লাইকোল 60 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে দ্রুত এবং প্রায় সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করা যেতে পারে, প্রায় 500-2000 এর একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত আণবিক ওজন পরিসীমা সহ। সাধারণত ব্যবহৃত কঙ্কাল বাইন্ডার হল পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট যার আণবিক ওজন 10000।

সিদাম্বে এট আল। [২১] 69 শতাংশ পাউডার লোডিং হারে অধ্যয়নের জন্য পলিথিন গ্লাইকোল পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট স্টিয়ারিক অ্যাসিডের একটি জল-দ্রবণীয় বাইন্ডার উপাদান ব্যবহার করে।

পরীক্ষায়, পলিথিন গ্লাইকোল 5 ঘন্টা পরে 55 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে পানিতে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করা হয়েছিল এবং 440 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে একটি গরম ডিবন্ডিং আর্গন গ্যাস প্রবাহে পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করা হয়েছিল। চূড়ান্ত অক্সিজেনের উপাদান (ভরাংশ) প্রস্তুত নমুনার 0.2 শতাংশ, ASTM গ্রেড 5 Ti মান পূরণ করে, 850-880 MPa এর অনুরূপ প্রসার্য শক্তি এবং 8.5 শতাংশ -16 শতাংশ প্রসারণ।

বেশিরভাগ জেল ভিত্তিক বাইন্ডার প্রাকৃতিক পদার্থ, যেমন সেলুলোজ, স্টার্চ আগর ইত্যাদি।

Tokura et al. [২২] টাইটানিয়াম পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে পলিমার বাইন্ডার প্রতিস্থাপন করতে আগর ব্যবহার করেন এবং এই বাইন্ডার সিস্টেমের তাপীয় স্থায়িত্ব, দ্রবণীয়তা এবং ইনজেকশন উপাদানের সান্দ্রতা অধ্যয়ন করেন।

সুজুকি [২৪] এবং অন্যান্য। 4 শতাংশ ভর ভগ্নাংশ ধারণকারী আগর (আণবিক ওজন 82 500) বাইন্ডার ব্যবহার করে আপেক্ষিক ঘনত্ব সহ 97.3 শতাংশ নমুনা প্রস্তুত করা হয়েছে। নমুনার কার্বন এবং অক্সিজেন ভর ভগ্নাংশ যথাক্রমে 0.33 শতাংশ এবং 0.3 শতাংশ৷ ফলন শক্তি 539 MPa, এবং প্রসারণ প্রায় 10 শতাংশ। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে উচ্চ আণবিক ওজন আগর ব্যবহার করার সময়, জেলের শক্তি বৃদ্ধি পায়, তবে অবশিষ্ট কার্বন এবং অক্সিজেনের পরিমাণ বেশি থাকে, যার ফলে সিন্টারিং ঘনত্ব, প্রসার্য শক্তি এবং sintered টুকরা প্রসারিত হয়।

নন-জেল-ভিত্তিক জল-ভিত্তিক বাইন্ডার নিয়ন্ত্রণ করা সহজ, ডিগ্রীজিং সরঞ্জাম অন্যান্য ডিগ্রীজিং পদ্ধতির তুলনায় সস্তা, এবং বাইন্ডারটি বায়োডিগ্রেডেবল এবং অণুজীবের জন্য অ-বিষাক্ত, কিন্তু ডিগ্রীজিংয়ের জন্য বর্জ্য জলের চিকিত্সার জন্য অতিরিক্ত খরচ প্রয়োজন।

জেল ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেম ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ যৌগ দ্বারা উত্পাদিত চূড়ান্ত অংশগুলির আকার নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, এবং রচনা যথেষ্ট স্থিতিশীল নয়, তাই প্রক্রিয়া শর্ত এবং মান নিয়ন্ত্রণ কঠিন, এবং আরও গবেষণা এবং অপ্টিমাইজেশন এখনও প্রয়োজন।

1.3 ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ, ডিবন্ডিং এবং সিন্টারিং

ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া পরামিতি ইনজেকশন উপাদানের কর্মক্ষমতা এবং লক্ষ্য পণ্যের জ্যামিতিক আকৃতি দ্বারা নির্ধারিত হয়।

আগেই উল্লিখিত হিসাবে, টাইটানিয়াম পাউডারের কণার আকার সাধারণত মোটা হয়, যা স্টেইনলেস স্টীল উপাদান ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের তুলনায় পাউডার বাইন্ডার বিচ্ছেদ প্রবণ। ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের আগে, গঠিত বিলেটের ত্রুটিগুলি কমাতে ইনজেকশন উপাদানের rheological বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত গঠন প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি তৈরি করা উচিত।

ওয়াং এট আল। [25] টিআই-6আল-4ভি খাদ ব্যবহার করে একটি পাউডার মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমের সাথে একত্রিত ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ সামগ্রী প্রস্তুত করা হয়েছে, এবং বিভিন্ন পাউডার লোডিং পরিমাণ এবং তাপমাত্রার অধীনে ইনজেকশন উপকরণগুলির rheological বৈশিষ্ট্যগুলি পরীক্ষা ও বিশ্লেষণ করেছে, ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার জন্য উপযুক্ত গঠন পরামিতি বিকাশের জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে।

পার্ক এট আল। অ্যারোসোলাইজড টাইটানিয়াম পাউডার, এইচডিএইচ টাইটানিয়াম পাউডার, এবং স্ফেরোয়েডাইজড এইচডিএইচ টাইটানিয়াম পাউডার ব্যবহার করে ইনজেকশন উপকরণ প্রস্তুত করে এবং তাদের রিওলজিকাল বৈশিষ্ট্য এবং ডিবন্ডিং আচরণ পরিমাপ করে। তারা ইনজেকশন উপাদানের জন্য একটি গঠনযোগ্যতা সূচক প্রস্তাব করেছে এবং এর উপর ভিত্তি করে এর কার্যকারিতা মূল্যায়ন করেছে। বিশ্লেষণের ফলাফলগুলি ইনজেকশন উপাদান সিস্টেমে এইচডিএইচ পাউডার এবং অ্যারোসোলাইজড পাউডারের একযোগে ব্যবহারের জন্য একটি তাত্ত্বিক ভিত্তি প্রদান করে।

Barriere et al. [২৭] পরীক্ষামূলক এবং সংখ্যাসূচক সিমুলেশন প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে ত্রুটি ছাড়াই এবং প্রয়োজনীয় যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ ধাতু ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ অংশ উত্পাদন করার জন্য সর্বোত্তম প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি অন্বেষণ করেছে। মডেলিং কৌশলের উপর ভিত্তি করে, সংখ্যাসূচক সিমুলেশন ব্যবহার করে ইনজেকশন প্রক্রিয়ার সময় উপাদান বিচ্ছেদ ঘটনা পূর্বাভাস দিতে একটি দ্বি-পর্যায়ের প্রবাহ সমীকরণ এবং একটি নতুন বিকশিত স্পষ্ট অ্যালগরিদম ব্যবহার করা হয়েছিল।

চেন এট আল। [২৮] একটি হাইড্রোজেনেটেড ডিহাইড্রোজেনেটেড টিআই-6আল-4ভি প্রি অ্যালয় পাউডার এবং জলে দ্রবণীয় বাইন্ডার সিস্টেম ব্যবহার করে একটি রিমার্ক ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুত করে, এবং তারপর জলে দ্রবণীয় বাইন্ডার উপাদান পলিথিন গ্লাইকল অপসারণের হার পরিমাপ করে বিভিন্ন তাপমাত্রায় বিভিন্ন বেধের নমুনায়। বাইন্ডার সিস্টেমের ডিবন্ডিং মেকানিজম নির্ধারণের জন্য একটি প্রসারণ নিয়ন্ত্রিত ডিবন্ডিং গাণিতিক মডেল প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল।

সিদাম্বে [২৯] এবং অন্যরা সিন্টারিং তাপমাত্রা, সময়, গরম করার হার, বায়ুমণ্ডল এবং অন্যান্য পরামিতিগুলির সর্বোত্তম সমন্বয় নির্ধারণের জন্য তাগুচি পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন।

বা et al. [৩০] পাম স্টিয়ারেট এবং পলিথিন বাইন্ডার সিস্টেম ব্যবহার করে Ti – 6Al – 4V ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুত করে এবং তাগুচি পদ্ধতি ব্যবহার করে সর্বোত্তম উৎপাদন প্রক্রিয়া প্রণয়ন করে। অবশেষে, 934.4 MPa এর ফলন শক্তি এবং 10 শতাংশ প্রসারণ সহ একটি নমুনা পাওয়া গেছে, এবং এর সামগ্রিক কর্মক্ষমতা ASTM B348-02 মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করেছে।

ওবাসি এট আল। [৩১] টিআই-6আল-4এএসটিএম বি348-02 টাইটানিয়াম অ্যালয় গ্রেড 23-এর প্রয়োজনীয়তা পূরণের বৈশিষ্ট্য সহ V নমুনাগুলি প্রস্তুত, এবং তাপীয় প্রক্রিয়ার মৌলিক প্রসেস প্যারামিটার সিস্টেমের পরিবর্তনের প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করে Ti-6Al-4V পাউডার এমআইএম উপাদানগুলির ডিগ্রেসিং এবং সিন্টারিং প্রক্রিয়া।

লিমবার্গ এট আল। [৩২] টি-45আল-5Nb-0.2B-0.2C ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার সময় মৌলিক পাউডারের মিশ্রণ ব্যবহার করে, এবং সিন্টারিং সময়ের প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করে এবং প্রসার্য বৈশিষ্ট্য এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারের বায়ুমণ্ডল। প্রায় 630 MPa এর প্রসার্য শক্তি সহ একটি নমুনা প্রাপ্ত হয়েছিল।

গুও এট আল। [8-9] বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম এবং টিআই-6আল-4ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি উপাদান, এবং তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়াগুলির প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করেছে যেমন গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং এবং অ্যানিলিংয়ের বৈশিষ্ট্যগুলিতে খাদ উপাদান। মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পরীক্ষার মাধ্যমে তাপ চিকিত্সার প্রভাব গুণগত এবং পরিমাণগতভাবে চিহ্নিত করা হয়েছিল, এবং এর মাইক্রোস্ট্রাকচার চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে।

একটি মন্তব্য ইনজেকশন উপাদান পরমাণুযুক্ত টাইটানিয়াম পাউডার, হাইড্রোজেনেটেড ডিহাইড্রোজেনেটেড টাইটানিয়াম পাউডার এবং মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেমের মিশ্রণ দ্বারা প্রস্তুত করা হয়। ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের পরে, হেপ্টেন এবং ইথানলের মিশ্রণে দ্রাবক ডিবন্ডিং করা হয়। একটি নির্দিষ্ট গরম করার হারে 350, 420 এবং 600 ডিগ্রি সেলসিয়াসে গরম করার পরে বাইন্ডারটি সম্পূর্ণভাবে সরানো হয় এবং 3 ঘন্টার জন্য সিন্টারিং তাপমাত্রা 1230 ডিগ্রি সে. অবশেষে, সিন্টারযুক্ত নমুনার প্রসার্য বৈশিষ্ট্য ছিল 389-419 MPa, এবং প্রসারণ ছিল 2-4 শতাংশ।

আমাদের গবেষণা গোষ্ঠীর সদস্যরা [৩৩] অ্যারোসোলাইজড টাইটানিয়াম পাউডার এবং জল-দ্রবণীয় বাইন্ডারের একটি সিস্টেম ব্যবহার করে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম নমুনা প্রস্তুত করেছেন এবং বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম নমুনার বৈশিষ্ট্যগুলিতে সিন্টারিং তাপমাত্রা এবং সময় ধরে রাখার প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করেছেন। সিন্টারিং প্রক্রিয়াটি 10-4-10-3 Pa এর ভ্যাকুয়াম ডিগ্রির অধীনে পরিচালিত হয়েছিল, 1350 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের সিন্টারিং তাপমাত্রা এবং 3 ঘন্টা ধরে রাখার পরে 20.3 শতাংশ প্রসারিত হয়। 96.9 শতাংশ আপেক্ষিক ঘনত্ব এবং 443 MPa, বায়োমেডিকাল গ্রেড II বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম স্ট্যান্ডার্ডের প্রসার্য শক্তি সহ নমুনাগুলি ASTM F2989-13-এর সর্বোত্তম পাউডার ধাতুবিদ্যা পারফরম্যান্সের সাথে সম্পূর্ণরূপে মেনে চলে।

Ti (a) এবং Ti-6Al-4V (b) এর 4টি মাইক্রোস্ট্রাকচার মোম-ভিত্তিক ফিডস্টক দ্বারা প্রস্তুত

2 নতুন টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ সামগ্রী

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম মিশ্রণ বর্তমানে অর্থোপেডিকস, ডেন্টাল সরঞ্জাম এবং চিকিৎসা ইমপ্লান্টে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, টাইটানিয়াম এবং মানুষের হাড়ের মধ্যে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের পার্থক্যের কারণে (প্রায় 20 জিপিএ এর একটি ইলাস্টিক মডুলাস সহ), হাড়/ইমপ্লান্ট ইন্টারফেসে স্ট্রেস শিল্ডিং প্রভাব তৈরি হয়, যা দীর্ঘমেয়াদী ক্লিনিকাল ফলাফলগুলিকে ব্যাপকভাবে আপস করতে পারে, যেমনটি দেখানো হয়েছে চিত্র 5।

অতএব, গবেষকরা টাইটানিয়াম উপাদানগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে তাদের গঠন এবং খাদ সংমিশ্রণ পরিবর্তন করে সামঞ্জস্য করেছেন, এগুলিকে মানবদেহে প্রাকৃতিক হাড়ের গঠন এবং কার্যকারিতার কাছাকাছি করে তোলে।

5 বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের স্থিতিস্থাপকতা মডুলাসের তুলনা

2.1 ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম উপকরণ এবং টাইটানিয়াম সিরামিক কম্পোজিট

ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম উপকরণ এবং নতুন টাইটানিয়াম খাদ সিস্টেম উপকরণগুলির উপযুক্ত ছিদ্র গঠন এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা তাদের অর্থোপেডিক প্রতিস্থাপন ইমপ্লান্টের জন্য আদর্শ উপকরণ তৈরি করে।

একদিকে, এটি কার্যকরভাবে ইমপ্লান্ট এবং হাড়ের টিস্যুর মধ্যে স্ট্রেসের অমিল কমাতে পারে, যার ফলে স্ট্রেস শিল্ডিং প্রভাব হ্রাস করে এবং ইমপ্লান্টের দীর্ঘস্থায়ী এবং কার্যকর ফাংশন অর্জন করে; অন্যদিকে, ইমপ্লান্ট বডিতে হাড়ের কোষের বৃদ্ধির জন্য ছিদ্রযুক্ত গঠন একটি প্রয়োজনীয় শর্ত, এবং আন্তঃসংযুক্ত ছিদ্রযুক্ত গঠন প্রচুর পরিমাণে শরীরের তরলকে অস্থি কোষের বৃদ্ধিকে আরও উন্নীত করে।

গু এট আল। টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম ভ্যানডিয়াম এলিমেন্ট পাউডারে একটি ফোমিং এজেন্ট এবং অ্যাক্টিভেটর হিসাবে TiH2 যুক্ত করে একটি উন্মুক্ত ছিদ্র কাঠামো সহ একটি নতুন ধরনের TC4 সংকর ধাতু তৈরি করেছে, যার ছিদ্র আকারের সমান বন্টন এবং ছিদ্রের আকার 90 থেকে 190 μm পর্যন্ত। ছিদ্র প্রায় 43 শতাংশ ~59 শতাংশ, এবং ইলাস্টিক মডুলাস 5.8 থেকে 9.5 GPa পর্যন্ত। ইঞ্জিন এবং অন্যান্য ছিদ্র গঠনকারী এজেন্ট প্রযুক্তির সাথে মিলিত পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (PIM) প্রযুক্তি ব্যবহার করে মাল্টি মাইক্রোপোরাস টাইটানিয়াম অ্যালয় তৈরি করা হয়েছে, এবং ছিদ্র গঠনকারী এজেন্ট পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেটের ঘনত্ব, সংকোচন শক্তি এবং খাদের ইলাস্টিক মডুলাসের উপর প্রভাব অধ্যয়ন করেছে।

টুন্সার এট আল। [৩৬] পরমাণুযুক্ত গোলাকার পাউডার, এইচডিএইচ টাইটানিয়াম পাউডার, এবং মোম ভিত্তিক বাইন্ডারের একটি সিস্টেম ব্যবহার করে ছিদ্র গঠনকারী এজেন্ট হিসাবে নির্দিষ্ট পরিমাণ NaCl এবং KCl যোগ করে চূড়ান্ত ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম পণ্যের কার্যকারিতার উপর প্রাথমিক পাউডারের প্রভাব অধ্যয়ন করতে। তদ্ব্যতীত, ছিদ্র গঠনকারী এজেন্টের পরিমাণ সামঞ্জস্য করে, মেডিকেল ইমপ্লান্টের জন্য প্রয়োজনীয় ছিদ্র এবং ছিদ্রের আকার সহ একটি ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম উপাদান প্রাপ্ত হয়েছিল এবং উপাদানটির রাসায়নিক গঠন তৃতীয় গ্রেডের বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম মান পূরণ করতে পারে।

চেন এট আল। [৩৭] একটি ছিদ্র গঠনকারী এজেন্ট এবং হাইড্রোজেনেটেড ডিহাইড্রোজেনেটেড টাইটানিয়াম পাউডার মোম ভিত্তিক ইনজেকশন উপাদান হিসাবে ইনজেকশন মোল্ডেড নমুনা প্রস্তুত করার জন্য NaCl ব্যবহার করে। প্রাপ্ত নমুনাগুলির একটি ছিদ্র ছিল 42.4 শতাংশ ~ 71.6 শতাংশ এবং একটি ছিদ্রের আকার 300 μm। চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। ব্যবহৃত NaCl-এর পরিমাণ সামঞ্জস্য করার মাধ্যমে, ইনজেকশন অংশের ভিতরে আন্তঃসংযুক্ত ছিদ্র তৈরি করা যেতে পারে এবং তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি ক্যানসেলাস হাড়ের মতোই।

বারবোসা এট আল। [৩৮] প্রথম Fe22Cr পাউডার ব্যবহার করে বিভিন্ন বাইন্ডার সিস্টেমের সাথে ইনজেকশন উপকরণের rheological বৈশিষ্ট্য পরীক্ষা করার জন্য। কর্মক্ষমতা পরীক্ষার ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, একটি উপযুক্ত মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেম নির্বাচন করা হয়েছিল। তারপরে, টিআই পাউডার এবং ছিদ্র গঠনকারী এজেন্ট NaCl উষ্ণ চাপ এবং মাল্টি-কম্পোনেন্ট ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের জন্য একত্রিত হয়েছিল। degreasing এবং sintering পরে, একটি ঘন কোর এবং বহিরাগত porosity গ্রেডিয়েন্ট সহ একটি মেরুদণ্ড ইমপ্লান্ট উপাদান প্রস্তুত করা হয়েছিল।

6 ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ উপাদান স্পেস হোল্ডার হিসাবে NaCl ব্যবহার করে

মানুষের প্রাকৃতিক হাড়ের টিস্যুর মতো একই রাসায়নিক সংমিশ্রণ এবং স্ফটিক গঠন সহ হাইড্রোক্সাপাটাইট (HA), হাড় প্রতিস্থাপন এবং হাড় পুনর্গঠনে অনন্য সুবিধা রয়েছে এবং বায়োমেডিকেল ডিভাইসগুলিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে শুরু করেছে।

যাইহোক, এর উচ্চ ভঙ্গুরতা এবং দুর্বল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, HA শুধুমাত্র একটি লোড বহনকারী উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যায় না, যার ফলে HA এবং টাইটানিয়াম পদার্থের সমন্বয়ে গঠিত একটি নতুন ধরনের বায়োমেডিকাল উপাদানের আবির্ভাব ঘটে।

থিয়ান এট আল। [39-42] ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ পদ্ধতি ব্যবহার করে Ti6Al4V/HA যৌগিক পদার্থের প্রস্তুতি অধ্যয়ন করেছেন। প্রথমত, Ti6Al4V/HA যৌগিক পাউডার সিরামিক স্লারি পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুত করা হয়েছিল। তারপরে, প্রস্তুত পাউডারটিকে বাণিজ্যিক বাইন্ডার প্যান-250এসের সাথে মিশ্রিত করে একটি মন্তব্য ইনজেকশন উপাদান প্রস্তুত করা হয়েছিল। ইনজেকশন উপাদানের rheological বৈশিষ্ট্য পরীক্ষা করা হয়েছিল, এবং ডিবন্ডিং প্রক্রিয়া চলাকালীন গরম করার হার এবং ডিবন্ডিং ডিবন্ডিং ডিবন্ডিং ডিফেক্টের উপর বায়ুমন্ডলের গ্যাস প্রবাহ হারের প্রভাব, বাইন্ডার অপসারণের পরিমাণ এবং অবশিষ্ট কার্বন সামগ্রী অধ্যয়ন করা হয়েছিল; চূড়ান্ত নমুনার পারফরম্যান্সের উপর সিন্টারিং প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলির (হিটিং রেট, সিন্টারিং তাপমাত্রা, ধরে রাখার সময়, শীতল করার হার, ইত্যাদি) প্রভাব, যার ফলে নমুনার প্রায় 50 শতাংশ ছিদ্র হয়; উপরন্তু, শরীরের তরল পরিবেশে প্রস্তুত Ti6Al4V/HA উপাদানের জৈবিক অবক্ষয় প্রক্রিয়া যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের পরীক্ষার ফলাফলের মাধ্যমে বিশ্লেষণ এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত করা হয়েছিল।

2.2 নতুন টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ

বায়োমেডিকাল ক্ষেত্র, টাইটানিয়াম উপাদান প্রয়োগের একটি গুরুত্বপূর্ণ শাখা হিসাবে, এর প্রয়োগের চাহিদার দিকটি সরাসরি টাইটানিয়াম উপকরণগুলির বিকাশের প্রবণতাকে প্রভাবিত করে।

প্রারম্ভিক টাইটানিয়াম সামগ্রীগুলি বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম ব্যবহার করত（প্রধানত পর্যায়গুলির সমন্বয়ে গঠিত, তবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম সামগ্রীগুলির শক্তি কম এবং দুর্বল পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যা Ti6Al4V, Ti6Al7Nb, এবং Ti5Al2.5Fe প্লাস টাইপ এ অ্যালয় দ্বারা উপস্থাপিত উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ দৃঢ়তা উপাদানগুলির বিকাশের দিকে পরিচালিত করে। .

অস্ট এট আল। [৪৩] Ti6Al7Nb পাউডার এবং একটি মোম ভিত্তিক বাইন্ডার সিস্টেম (প্যারাফিন প্লাস পিই প্লাস স্টিয়ারিক অ্যাসিড) ব্যবহার করে চমৎকার পারফরম্যান্স সহ সফলভাবে হাড়ের স্ক্রু সামগ্রী তৈরি করা হয়েছে, যেমন চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে। উপাদানটির আপেক্ষিক ঘনত্ব 97.6 শতাংশ, প্রসার্য শক্তি 815 MPa , ফলন শক্তি 714 MPa, এবং প্রসারণ 8.7 শতাংশ।

গবেষণার ফলাফলে দেখা গেছে যে বহুল ব্যবহৃত টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম ভ্যানডিয়াম অ্যালয় এবং টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়াম নিওবিয়াম অ্যালয়েসের মতো অ্যাল এবং ভি এর মতো অ্যালয় উপাদানগুলি ইমপ্লান্ট মানবদেহে প্রবেশ করার পরে সাইটোটক্সিক আল এবং ভি আয়নগুলিকে ছেড়ে দেয়, যা মানবদেহের ক্ষতি করে।

ফলস্বরূপ, গবেষকরা নতুন প্রজন্মের পরীক্ষা-নিরীক্ষার একটি সিরিজ পরিচালনা করেছেন যাতে Nb, Ta, Zr, Mo, Sn-এর মতো জৈব নিরাপত্তা উপাদান রয়েছে, কিন্তু টাইটানিয়াম অ্যালয় সিস্টেমের Al এবং V উপাদানগুলির বিকাশ নয়।

বর্তমানে উন্নত এবং গবেষণা করা জৈবিক টাইটানিয়াম সংকর ধাতুগুলির মধ্যে প্রধানত Ti-15Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-35Nb-7Zr-5Ta অন্তর্ভুক্ত , Ti-12Mo-6Zr-2Fe, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr, এবং Ti{{15} }Nb-13Ta-4.6Zr [44]। পাউডার উত্পাদন প্রযুক্তির মতো বিভিন্ন সীমাবদ্ধতার কারণে, এই খাদ সিস্টেমগুলি পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় না।

ঝাও এট আল। [৪৫] ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ পরীক্ষার জন্য টাইটানিয়াম পাউডার এবং নাইওবিয়াম পাউডার ব্যবহার করে সফলভাবে প্রায় 95 শতাংশের আপেক্ষিক ঘনত্বের সাথে টিআইএনবি ডুয়াল ফেজ অ্যালয় প্রস্তুত করতে। সবুজ বিলেট, ডিবন্ডিং অংশ এবং sintered অংশগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি পরীক্ষা করে, সেইসাথে বিভিন্ন খাদ রচনা সামগ্রীর সাথে sintered অংশগুলির মাইক্রোস্ট্রাকচার পর্যবেক্ষণ এবং তুলনা করে, খাদটির মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিতে Nb সামগ্রীর প্রভাব অধ্যয়ন করা হয়েছিল।

আরোকিয়াসামি এবং অন্যান্য। [৪৬] এইচডিএইচ খাঁটি টাইটানিয়াম পাউডারে Fe এবং Zr উপাদান যোগ করে একটি Ti-5Fe-5Zr সংকর ধাতু প্রস্তুত করেন এবং খাদটির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পরিমাপ করেন। পরীক্ষার ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, অবশিষ্ট ছিদ্রগুলির প্রক্রিয়া এবং খাদ উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলিতে টিআইসি-এর প্রভাব প্রাপ্ত হয়েছিল।

 

Fig.7Ti6Al7Nb 骨钉Ti6Al7Nb হাড়ের স্ক্রু MIM দ্বারা প্রস্তুত

3 আউটলুক

কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি, চমৎকার জৈব সামঞ্জস্যতা, অক্সিডেশন প্রতিরোধের, এবং টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের ভাল জারা প্রতিরোধের জন্য মহাকাশ, চিকিৎসা, রাসায়নিক, স্বয়ংচালিত এবং দৈনন্দিন ভোগ্যপণ্যের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দুর্দান্ত বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে।

ফোরজিং, ঢালাই এবং যন্ত্রের মতো ঐতিহ্যগত প্রক্রিয়াকরণ কৌশলগুলির তুলনায়, পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তির সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে, যেমন অভিন্ন খাদ রচনা, উচ্চ কাঁচামাল ব্যবহারের হার, এবং প্রচুর পরিমাণে জটিল আকৃতির অংশগুলির জন্য শক্তিশালী উত্পাদন ক্ষমতা, যা ব্যাপকভাবে প্রচার করতে পারে। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ পণ্য উত্পাদন এবং প্রয়োগ.

যদিও টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয় ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের গবেষণায় কিছু অগ্রগতি হয়েছে, তবুও প্রকৃত শিল্প উৎপাদন প্রক্রিয়ায় অনেক সমস্যার সমাধান করা প্রয়োজন, যেমন উচ্চ-মানের পাউডার কাঁচামালের উচ্চ মূল্য, অপর্যাপ্ত রূপান্তর এবং প্রয়োগ। ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে নতুন উচ্চ-মানের টাইটানিয়াম খাদ সিস্টেম, এবং পণ্যের রাসায়নিক গঠন নিয়ন্ত্রণে অসুবিধা।

উপরন্তু, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে মাইক্রোসিস্টেম প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের সাথে, মাইক্রোসিস্টেমগুলিতে প্রয়োগ করা মাইক্রো কমপ্লেক্স উপাদানগুলির চাহিদা ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে। পাউডার ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণকে ঐতিহ্যগত পণ্যের ধরন থেকে মাইক্রো পণ্যে স্থানান্তরিত করতে হবে এবং পাউডার মাইক্রো ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তিতে বিকাশ করতে হবে।

বর্তমানে, মাইক্রো ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তি বেশিরভাগই পলিমার এবং স্টেইনলেস স্টিলের মতো উপাদান সিস্টেমের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির মাইক্রো ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণে এখনও অনেকগুলি বিষয় অধ্যয়ন করা দরকার।

অতএব, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ গবেষণার উন্নয়নে নতুন টাইটানিয়াম খাদ সিস্টেমের গবেষণা এবং উন্নয়ন, কম খরচে এবং উচ্চ-মানের টাইটানিয়াম খাদ পাউডার প্রস্তুতি প্রযুক্তির বিকাশ এবং টাইটানিয়াম উপাদান মাইক্রো ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের গবেষণার উপর ফোকাস করা উচিত। মাইক্রো কমপ্লেক্স ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত।

টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ প্রযুক্তির উপর গবেষণার গভীরতার সাথে, এটি বিশ্বাস করা হয় যে ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ প্রযুক্তি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি করবে, যার ফলে টাইটানিয়াম শিল্পের দ্রুত বিকাশের প্রচার হবে।