|
|
|
» Effect of nanostructure on the Ti Grade2 properties
|
|
Halina Garbacz 
Titanium is the metal of choice for the fabrication of dental and
orthopedic implants due to its excellent biocompatibility and high
corrosion resistance to physiological environment. However, commercially
pure titanium exhibit low strength and wear resistance,
which is related to low hardness. Mechanical properties of the bulk
material can be ameliorated by several hardening mechanisms, e.g.
solid solution (alloying), dispersion strengthening, grain refinement.
Ti6Al4V represents one of the most common α+β alloys [1].
However, its drawback could arise from the alloying elements
with toxic effects. Vanadium ions are classified as toxic [2], inhibit
enzymes or can interact with intercellular components [3]. To overcome
these concerns, the toxic V was substituted by inert Nb to
create the alloy Ti6Al7Nb [4] similar to or with even slightly better
properties than Ti6Al4V.
High strength of metallic implants without using alloying elements
can be achieved by grain refinement of titanium as the
Hall-Petch relation predicts, what was experimentally proven [5÷7].
Severe plastic deformation (SPD) processing aims to get microstructural
refinement to a level not achievable with traditional processing
[8÷10]. Hydrostatic extrusion is one of the SPD methods, which
allows to obtain a significant grain refinement, down to the nanometric
scale. This method is developed in collaboration between the
Warsaw University of Technology and Institute of High Pressure
Physics, Polish Academy of Sciences in Warsaw.
In comparison to the standard SPD methods, the hydrostatic
extrusion (HE), as a method of grain refinement, usually requires
a significant smaller total strain [11]. A number of commercially
pure metals and alloys have been processed by HE at ambient temperature
to evaluate the potential of this method for achieving grain
size refinement. For pure metals, the highest degree of grain size
refinement was achieved in the case of titan[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Surface modification of titanium subjected to hydrostatic extrusion
|
|
|
Krz ysztof Topolski Halina Garbacz Wacław Pachla Krzysztof J. KurzydLowski
The basic technology for producing large volumes of bulk nanocrystalline
metals is based on the Severe Plastic Deformation (SPD)
methods, which enable refining the structure from the micrometric
to the nanometric level. The microstructural changes are accompanied
by a significant improvement of the mechanical strength and
hardness [1÷7]. One of the SPD methods is hydrostatic extrusion,
employed in the present experiments, which has been proven to
efficiently refine the grains in aluminum, copper, nickel and steel
[8÷12].
Our earlier studies have shown that hydroextrusion can also be
used for producing nanostructured titanium [13÷15] with an equivalent
diameter of grains about 60 nm and substantially increased
strength and hardness.
The chief difficulty in producing nanocrystalline titanium by
HE is that the reduction of the rod cross-section must be realized
gradually in many passes. Other disadvantageous effects that occur
during HE of Ti are: the high extrusion pressure, the recurrent
elastic deformation, the stick slip effect (stepwise displacement of
the material) and a considerable wear of the die resulting from the
tribological conditions.
The aim of the study was to reduce or eliminate these adverse
effects, and thereby to optimize the hydroextrusion process of titanium.
To this end the surface of titanium was subjected to various
modifications. The beneficial effect of Ti-Al coatings was shown in
our earlier publications [15, 16]. Even though the extrusion pressure
was reduced, the Ti-Al layers underwent wear in a short time.
In the present study, the Ti billets were covered with Al coatings
of various thicknesses. The effect of these coatings on hydroextrusion
process, the surface topography of the Ti products and their
microstructure after the extrusion were investigated. The maximum
strain was also determined that could be applied in a single and two
extrusion passes.
MATERIALs AND PROCESSING
The material examine[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» (Ti, Al)N films on Ti-6Al-4V titanium alloy produced by means of vacuum arc method
|
|
|
Piotr Wieciński Jerz y Smolik Halina Garbacz Hideyuki Murakami Krz ysztof j. Kurzydłowski
Surface engineering methods are effective way to meet the increasing
demands of industry. The needs of increasing efficiency and life
time of the mechanical components lead to looking for a coatings
which are resist to degradation in severe environments and endurance
of extremely high thermomechanical loads [1]. In recent years,
the development of several industrial branches was determined by
the potential of surface engineering, especially of plasma deposition
methods of thin coatings [2÷4]. (Ti, Al)N coating is an example of
thin PVD coatings which are known for more then 10 years. Due
to their high hardness, superior resistance to abrasive and chemical
wear, (Ti, Al)N coatings considerably improve the life time of the
cutting and drilling tools and allow to applied higher working velocities
[5÷7]. Additionally, they exhibit excellent oxidation resistance,
at temperatures higher than 850°C, due to dense alumina layer
which is formed on the surface [8÷10].
(Ti, Al)N phase has B1-NaCl structure, the same as for TiN phase.
Since Al atoms are smaller than Ti, substitution of Ti atoms with
Al atoms results in gradually decreases of TiN lattice parameters
[10] and appearance of the distortions and residual stresses in crystallographic
structure [11]. The hardness of the (Ti, Al)N strongly
depends on the aluminium content in the coating. The hardness and
Young modulus increase, with increasing aluminium content in the
film up to 60÷70%. However, beyond this value mechanical properties
of the coating decreases due to formation of hexagonal wurtzite
phase, which is typical for AlN. According to he authors of [12, 13],
(Ti, Al)N film has B1-NaCl structure when the aluminium content
is below 70%.
One of the PVD technique which is used for deposition of
(Ti, Al)N coatings is vacuum arc method. The main advantages of
this method are: high level of ionizations of the target, presence of
multiple ions, high kinetic energy of ions and high [...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/3
|
|
|
» Metody inżynierii materiałowej w diagnostyce czyszczenia laserowego metalowych dzieł sztuki
|
|
Łukasz Ciupiński Tomasz Onyszczuk Halina Garbacz Jan Marczak Andrzej Koss Krzysztof J. Kurzydłowski
Zgodnie z definicją M. Grabskiego "inżynieria materiałowa tworzy
i wykorzystuje w praktyce wiedzę odnoszącą się do związków
właściwości i zachowania się materiału z jego budową wewnętrzną.
Dlatego też zajmuje się badaniami struktury i składu materiałów na
wszystkich jej szczeblach organizacji, dążąc do zrozumienia wszystkich
zjawisk zachodzących w materiałach. W tym celu zajmuje się
również rozwijaniem teoretycznych i doświadczalnych metod badania
i charakteryzowania struktury materiałów." [1]. Materiał w rozumieniu
inżyniera materiałoznawcy jest tworzywem, z którego wytwarza
się przedmioty, podzespoły i urządzenia spełniające określone
funkcje i odpowiadające na potrzeby współczesnego człowieka.
W tym spojrzeniu na materiał inżynier materiałoznawca jest podobny
do artysty, dla którego materiał jest również tworzywem, które
po przemianie w dzieło sztuki będzie spełniało określone funkcje
i zaspokajało potrzeby współczesnych i przyszłych odbiorców. Odpowiedni
dobór materiału/tworzywa pozwala artyście nadać dziełu
indywidualny charakter [2]. Dobór materiału przez inżyniera materiałoznawcę
warunkuje właściwości użytkowe przedmiotów z niego
wyprodukowanych. Różnica pomiędzy inżynierem materiałoznawcą
a artystą wyraża się między innymi w tym, że ich dzieła zaspokajają
najczęściej zgoła odmienne potrzeby odbiorców.
Podobieństw pomiędzy inżynierem materiałoznawcą i artystą,
szczególnie artystą konserwatorem, jest więcej. Obaj stają przed
problemem starzenia się ich dzieł. W inżynierii materiałowej zjawisko
to nazywane jest degradacją strukturalną materiałów. Zachowanie
obiektów dziedzictwa kulturowego dla przyszłych pokoleń
jest jednym z najważniejszych zadań, dlatego połączenie wiedzy
z zakresu inżynierii materiałowej z wiedzą i doświadczeniem konserwatorów
dzieł sztuki, zważywszy na łączące ich podobieństwa,
jeśli stałoby się naturalnym procesem, niewątpliwie zwiększyłoby
efektywność działań w zakresie ochrony zabytków. Zastosowani[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2011/3
|
|
|
» Analiza zmian mikrostruktury i właściwości lutowi stosowanych w witrażach w okresie od XIII do XX wieku
|
|
|
Halina Garbacz Jarosław Pura Marta Zwolińska Zdzisław Hensel Krzysztof J. Kurzydłowski
Ołów ze względu na swoje właściwości (wysoka plastyczność,
niska temperatura topnienia) i łatwość przeróbki bardzo wcześnie
znalazł szereg zastosowań technicznych. Najstarsze znane przykłady
wykorzystywania ołowiu to monety z epoki brązu. W starożytnym
Egipcie wyroby z ołowiu pełniły także rolę biżuterii. W tym
kontekście historia wykorzystywania ołowiu do budowy witraży
jest znacznie krótsza i sięga IV wieku, kiedy zaczęto barwione
szkło montować w otwory okienne pierwszych kościołów. Najstarszym
przykładem wykorzystania ołowiu do łączenia kolorowych
tafli szkła jest tzw. okrąg z Wissenburga datowany na IX wiek [1].
Witraże w swej dzisiejszej postaci pojawiły się na przełomie
X i XI wieku. Sztuka tworzenia witraży rozkwitła wraz z nadejściem
epoki dużych obiektów sakralnych. W kolorystyce witrażowych
szkieł stosowano wówczas różne odcienie błękitu, fioletu,
czerwieni oraz biel. Całość konstrukcji opierała się na ołowianych
kształtownikach, które jednocześnie współtworzyły obraz. Witraże
powstawały zazwyczaj w niedużych pracowniach, a ich wytwórstwo
miało (i nadal ma) charakter rzemieślniczy. Autorzy witraży
pozostawali często anonimowi.
Historia rozwoju witraży obejmuje głównie modyfikację składu
szkła i używanych barwników. Niewiele natomiast wiadomo na
temat technologii łączenia szkła. Prezentowana praca wpisuje się
w tematykę rozwoju techniki witrażowej i dotyczy stopów ołowiu
stosowanych w witrażach jako złącza.
Przedmiotem badań były 22 fragmenty łączeń pochodzących
z witraży przekazanych do badań przez Instytut Archeologii i Etnologii
Polskiej Akademii Nauk. Materiały do badań dostarczyli: dr
Manuel Garcia Heras i dr Maria Angeles Villegas, uczestnicy strony
hiszpańskiej realizujący badania w ramach współpracy naukowej
polsko-hiszpańskiej. Materiał badawczy pobrano z obiektów sakralnych
z terenu Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Belgii, Niderlandów
i Polski, powstałych w okresie od XIII do XX wieku.
Wśród nich znalazła si[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2011/3
|
|
|
|
Strona 1
Następna strona »
|
Twój Profil
Twój koszyk
