Logotyp: till Uppsala universitets webbplats

uu.sePublikationer från Uppsala universitet
Driftstörningar
Det förekommer återkommande driftstörningar på några av sök-portalerna på grund av hög belastning. Vi arbetar på att lösa problemet, ni kan tillfälligt mötas av ett felmeddelande.
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Powder-based precipitation simulation of a MgZnCa alloy
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för materialvetenskap, Medicinsk teknik. Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability. (BioMaterial Systems)ORCID-id: 0009-0005-2823-0996
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för materialvetenskap, Medicinsk teknik. (BioMaterial Systems)ORCID-id: 0000-0002-8690-9957
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, För teknisk-naturvetenskapliga fakulteten gemensamma enheter, Tandemlaboratoriet. Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Fysiska sektionen, Institutionen för fysik och astronomi, Materialfysik.ORCID-id: 0000-0002-5815-3742
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för materialvetenskap, Medicinsk teknik. (BioMaterial Systems)ORCID-id: 0000-0003-4710-0749
Visa övriga samt affilieringar
2025 (Engelska)Konferensbidrag, Poster (med eller utan abstract) (Refereegranskat)
Abstract [en]

INTRODUCTION: Developing biodegradable implants is of growing interest to help fight antimicrobial resistance. Magnesium alloys are candidates for orthopaedic applications, but there is a need for improving their corrosion resistance[1]. Alloying reduces corrosion rates, but further improvement could be achieved by microstructural tuning using additive manufacturing (AM). However, process parameter optimization is time and resource consuming, motivating the use of numerical modelling to accelerate alloy development. The aim of this study was to predict the microstructure-temperature relationship for a MgCaZn alloy using the CALPHAD method as input for a classical nucleation and growth theory (CNGT) simulation. To achieve this, raw powder feedstock was characterized, along with a minimal number of printed samples.

METHODS: The powder composition was identified as Mg63.2Zn32Ca4.8 by Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) and compared to the results of ToF-ERDA (Time-of-Flight Elastic Recoil Detection Analysis). The composition of printed samples was also measured to estimate evaporation rates during printing.

X-ray diffraction (XRD) was used for phase identification. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used to characterize phase transitions and generate Time-Temperature-Transformation (TTT) and Continuous-Heating-Transformation (CHT) diagrams.

RESULTS: Three cold crystallizations were distinguished (see Figure 1) and analysed by XRD. Kissinger analysis[2] was done on four heating rates and the results are shown in Table 1 together with the transformation onset temperatures. Metastable phases were formed at the first (Tp1, phase Mg51Zn20) and third crystallisation (Tp3, IM4). Thermodynamic data and unit cell parameters from experimental results and literature[3] were used in a Python code to simulate CHT and TTT diagrams for comparison with the experimental results. The experimental data was used to validate the numerical model.

DISCUSSION & CONCLUSIONS: The overall transitions and phases agreed with previous literature, with only significant differences in the obtained energies of activation. The first simulated TTT diagram to our knowledge has been generated for this composition and phases. Synchrotron studies and more compositions should be tested for proper validation of the methodology.

REFERENCES:

[1] Radha, R., & Sreekanth, D. (2017), J. Magnes. Alloy, 5(3), 286–312.

[2] Kissinger, H. E. (1957) Anal. Chem., 29(11), 1702–1706.

[3] Mezbahul-Islam, M. et al. (2014) Calphad, 46, 134–147.

ACKNOWLEDGEMENTS: This work was supported by the Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability (WISE) funded by the Knut and Alice Wallenberg Foundation and the Swedish Research Council (grant numbers 2019-00191 and 2023-00155) supporting the Ion Technology Center.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2025.
Nyckelord [en]
Mg-based alloys, CNGT, biodegradable alloys, CALPHAD, CaMgZn
Nationell ämneskategori
Metallurgi och metalliska material
Forskningsämne
Teknisk fysik med inriktning mot materialvetenskap
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-575348OAI: oai:DiVA.org:uu-575348DiVA, id: diva2:2026743
Konferens
17th Symposium on Biodegradable Metals, 25-29 August 2025, Cetraro, Italy
Projekt
Knut and Alice Wallenberg Foundation, WISE-AP01-D21, Rare-earth-free magnesium metallic glasses enabled by additive manufacturing
Ingår i projekt
Additiv Tillverkning för Livsvetenskaperna - AM4Life, VinnovaSkräddarsydda magnesiumbaserade legeringar för benersättning, Vetenskapsrådet
Forskningsfinansiär
Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, WISE-AP01-D21Vinnova, 2024-03847Vetenskapsrådet, 2021-04708Vetenskapsrådet, 2019-00191Vetenskapsrådet, 2023-00155Tillgänglig från: 2026-01-09 Skapad: 2026-01-09 Senast uppdaterad: 2026-01-21

Open Access i DiVA

attachment(861 kB)15 nedladdningar
Filinformation
Filnamn ATTACHMENT01.pdfFilstorlek 861 kBChecksumma SHA-512
ba04fc85639532183f5d05d6e2de6ef050ae451d00b1e66cd2c8ee6aaba5d5ec577074d55e38f48821b76c0868f5699326bcef2a1a469bf14581ad9269aacb00
Typ attachmentMimetyp application/pdf

Person

Alonso Rancurel, BelénShtender, VitaliiPrimetzhofer, DanielD'Elia, FrancescoPersson, Cecilia

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Alonso Rancurel, BelénShtender, VitaliiPrimetzhofer, DanielD'Elia, FrancescoFisk, MArtinPersson, Cecilia
Av organisationen
Medicinsk teknikTandemlaboratorietMaterialfysikTillämpad materialvetenskap
Metallurgi och metalliska material

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 112 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf