Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Paweł Rutkowski"

Study of Ti3SiC2 matrix composite reinforced with TiB2

Czytaj za darmo! »

The present study concentrate on sintering and description of a new Ti3SiC2 matrix composites reinforced with TiB2 possesses good comprehensive mechanical properties. On the base of XRD phase analysis, computer-aided analysis of microstructure and stepwise regression analysis relationships between the fracture toughness and material composition allow to predict the optimum range of volume rat[...]

Odporność korozyjna tytanu po procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy


  W artykule analizowano wpływ niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy (active screen plasma nitriding) na odporność korozyjną tytanu Grade 2. Do badań wybrano warstwy azotowane wytworzone w dwóch procesach różniących się temperaturą obróbki - 620°C i 680°C. Badania potwierdziły wzrost odporności korozyjnej warstw azotowanych w porównaniu do materiału podłoża oraz wykazały, że wraz ze wzrostem temperatury procesu azotowania odporność korozyjna warstw azotowanych rośnie. Słowa kluczowe: tytan Grade 2, azotowanie jarzeniowe, azotowanie jarzeniowe w obszarze plazmy, odporność korozyjna.1. Wstęp Tytan i jego stopy znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu, a także w medycynie, m.in. w kardiochirurgii, stomatologii oraz jako implanty kostne, np. stawu biodrowego, czy kolanowego. Dzieje się tak ze względu na ich niską gęstość, dobre właściwości mechaniczne oraz odporność korozyjną, a także doskonałą biozgodność [1-4]. Niemniej jednak niska twardość, słaba odporność na zużycie przez tarcie, występowanie zjawiska metalozy, a także wysoka trombogenność w kontakcie z krwią ograniczają zastosowanie tytanu w medycynie [5, 6]. W celu poprawy tych niekorzystnych właściwości tytanu i jego stopów stosuje się różne obróbki powierzchniowe. Jedną z nich jest azotowanie jarzeniowe (niskotemperaturowe < 800°C i wysokotemperaturowe 800÷900°C), które pozwala na wytworzenie warstw dyfuzyjnych typu TiN+Ti2N+αTi(N), charakteryzujących się dużą twardością, dobrą odpornością na zużycie przez tarcie oraz eliminujących zjawisko metalozy [7, 8]. Azotowanie jarzeniowe z wykorzystaniem aktywnego ekranu (na potencjale plazmy, w obszarze plazmy) jest modyfi kacją konwencjonalnego procesu azotowania jarzeniowego. W procesie tym detal obrabiany odizolowany jest od układu elektrycznego i znajduje się wewnątrz tzw. aktywnego ekranu, który pozwala na swobodny przepływ mieszaniny gazowej i stanowi katod[...]

Corrosion resistance of titanium after low temperature active screen glow discharge nitriding


  The paper presents an analysis of the infl uence of low temperature active screen plasma nitriding on the corrosion resistance of titanium Grade 2. Two types of nitriding layers, one produced at 620°C and the other at 680°C, were examined. The results obtained confi rm an improvement of Grade 2 titanium corrosion resistance after glow-discharge nitriding and demonstrate that the corrosion resistance of a nitrided layer increases along with a rise in process temperature. Keywords: titanium Grade 2, active screen glow discharge nitriding, corrosion resistance.1. Introduction Titanium and its alloys are fi nding increasingly wider applications in various industries, including medicine, e.g. in cardiac surgery, dentistry and as bone implants in hip or knee joints. Their popularity is mainly due to the materials’ low density, good mechanical properties and corrosion resistance, as well as excellent biocompatibility [1-4]. However, their low hardness, poor wear resistance, metallosis phenomena, as well as high thrombogenicity in contact with blood, limits the use of titanium in medicine [5, 6]. In order to improve the properties of titanium and its alloys, various surface treatment methods are employed. One of them is low temperature glow-discharge nitriding (low-temperature < 800°C), which is used to produce TiN+Ti2N+αTi(N) diffusion layers, which are characterized by high hardness, good wear resistance and which eliminate the metallosis phenomena [7, 8]. Active screen plasma nitriding (glow discharge nitriding in plasma region) is a modifi cation of the conventional glow-discharge nitriding process. The process requires the treated samples to be isolated from the electrical circuit and to be located inside the so-called active screen, which allows for the fl ow of the gas mixture and which functions as a cathode (Fig. 1). The workpiece heats up as a result of convection and heat radiation coming from the scree[...]

Wpływ temperatury procesu azotowania jarzeniowego na odporność korozyjną warstw azotowanych wytworzonych na tytanie Grade 2 i stopie tytanu Ti6Al7Nb

Czytaj za darmo! »

Tytan i jego stopy znajdują coraz szersze zastosowanie w medycynie jako implanty, instrumentarium medyczne czy też elementy urządzeń medycznych. Charakteryzują się one bowiem dobrymi właściwościami mechanicznymi i dużą biozgodnością [1]. Jednak ze wględu na przechodzenie składników stopu do otaczających tkanek, tj. zjawisko metalozy [2], są prowadzone prace w zakresie wytwarzania nowych stopów tytanu dla potrzeb medycznych, jak też w coraz większym stopniu wprowadza się różne obróbki powierzchniowe zwiększające ich odporność korozyjną, z którą wiąże się bezpośrednio biozgodność [3÷5]. Jest to o tyle istotne, że w przypadku powszechnie stosowanego w medycynie, szczególnie jako implanty kostne, stopu Ti6Al4V składnik stopu (wanad) charakteryzujący się cytotoksycznymi właściwościami przechodzi do otaczających tkanek, bowiem tworzący się tlenek wanadu V2O5 charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w płynach fizjologicznych. Dlatego stop tytanu Ti6Al4V zastępowany jest m.in. stopem Ti6Al7Nb, a w wielu przypadkach, np. w stomatologii, tytanem. Jednym z perspektywicznych kierunków w inżynierii powierzchni tytanu i jego stopów są procesy obróbek jarzeniowych, w tym proces azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy (active screen plasma nitriding). Azotowanie jarzeniowe z wykorzystaniem aktywnego ekranu, określane także jako azotowanie na potencjale plazmy (w obszarze plazmy), jest modyfikacją konwencjonalnego procesu azotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego. W procesie tym obrabiane detale są odizolowane od układu elektrycznego i znajdują się wewnątrz tzw. aktywnego ekranu, który pozwala na swobodny przepływ mieszaniny gazowej i stanowi katodę (rys. 1). Obrabiany element nagrzewa się więc głównie w wyniku konwekcji i promieniowania ciepła z ekranu. Podczas procesów w obszarze plazmy jest ograniczone również zjawisko rozpylania katodowego oraz efekt tzw. katody wnękowej, co pozwala na obróbkę detali o niewielkich rozmiarach, ci[...]

Wpływ rozdrobnienia proszku fazy osnowy na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kompozytu ziarnistego SiC-TiB2


  Węglik krzemu charakteryzuje się specyficzną kombinacją właściwości chemicznych, mechanicznych i termicznych, które powodują, że materiały spiekane z SiC są jedną z najbardziej interesujących grup tworzyw ceramicznych, które są wykorzystywane do zastosowań konstrukcyjnych [1]. Ograniczeniem dla takich zastosowań ceramiki z węglika krzemu jest jej względnie mała odporność na kruche pękanie. Jedną z metod powiększania odporności materiałów ceramicznych na kruche pękanie jest tworzenie ceramicznych kompozytów ziarnistych, w których do ceramicznej osnowy wprowadza się cząstki innej fazy o odmiennym module Younga i współczynniku rozszerzalności cieplnej. Wzrost odporności na kruche pękanie obserwowany w przypadku takich kompozytów jest wynikiem m.in. działania mechanizmu związanego z powstawaniem naprężeń wewnętrznych wokół cząstek fazy dyspersyjnej, które wpływają na sposób rozprzestrzeniania się spękań w materiale pod wpływem naprężeń zewnętrznych [2, 3]. Przykładem takiego sposobu działania jest tworzenie kompozytów ziarnistych o osnowie z SiC zawierających cząstki TiB2 [4, 5]. Borek tytanu TiB2 ma współczynnik rozszerzalności cieplnej (α = 8,65∙10-6 K-1) [6] większy od współczynnika rozszerzalności cieplnej węglika krzemu (α = 4,75∙10-6 K-1) [7], co powoduje powstanie naprężeń wewnętrznych w kompozycie SiC-TiB2 schładzanym po spiekaniu. W kompozytach SiC-TiB2 zaobserwowano zjawisko odchylania spękań przez cząstki TiB2 [8, 9], co świadczy o działaniu mechanizmów związanych z oddziaływaniem pól naprężeń wewnętrznych na stan naprężeń wokół wierzchołka spękania rozprzestrzeniającego się w materiale. Badania nad kompozytami SiC-TiB2 doprowadziły do uzyskania materiałów, których wytrzymałość na zginanie dochodzi do 485 MPa (dla 12% obj. TiB2) [10], a odporność na kruche pękanie KIc osiąga wartość 6,3 MPa∙m0,5 (dla 15% obj. TiB2) [11]. W przypadku kompozytów ziarnistych takich jak kompozyt SiC-TiB2, podobn[...]

Wpływ udziału objętościowego TiB2 na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kompozytu ziarnistego SiC-TiB2


  Właściwości zaawansowanych materiałów ceramicznych umożliwiają ich użycie jako materiałów konstrukcyjnych w warunkach obciążeń mechanicznych, tarcia i wysokiej temperatury. Jednym z możliwych zastosowań są ostrza do obróbki skrawaniem [1]. Wymagania stawiane takim materiałom obejmują mały współczynnik tarcia, duże wartości przewodnictwa cieplnego, modułu sprężystości, twardości i wytrzymałości mechanicznej oraz jak najlepszą odporność na kruche pękanie. Jednym z kierunków rozwoju materiałów ceramicznych jest tworzenie tzw. kompozytów ziarnistych, czyli materiałów polikrystalicznych, w których w osnowie ziaren jednej fazy ceramicznej występują dyspersyjnie rozmieszczone cząstki innej fazy. Celem takiego postępowania jest uzyskanie większej wytrzymałości i odporności na kruche pękanie. Istotną zaletą tych materiałów jest możliwość ich otrzymywania konwencjonalnymi ceramicznymi metodami wytwarzania. Mechanizm powiększania odporności na kruche pękanie w kompozytach ziarnistych jest związany m.in. z powstawaniem naprężeń wewnętrznych wokół cząstek fazy rozproszonej, co wpływa na sposób rozprzestrzeniania się spękań pod wpływem naprężeń zewnętrznych. Kontrolowane generowanie naprężeń wewnętrznych w kompozytach ziarnistych wynika z odpowiedniego doboru faz, tak aby miały one różne wartości współczynników rozszerzalności cieplnej [2, 3]. Przykładem takiego sposobu działania jest tworzenie kompozytów ziarnistych o osnowie z SiC zawierających cząstki np. borku tytanu TiB2 [4÷6]. Węglik krzemu ma specyficzną kombinację właściwości chemicznych, mechanicznych i termicznych i dlatego ceramika z SiC jest jedną z najbardziej interesujących grup konstrukcyjnych tworzyw ceramicznych. W tabeli 1 przedstawiono podawane w literaturze właściwości faz składowych kompozytu SiC-TiB2 [7÷13]. Borek tytanu TiB2 ma współczynnik rozszerzalności cieplnej większy od współczynnika rozszerzalności cieplnej węglika krzemu (tab. 1), co powoduje powstanie naprę[...]

 Strona 1