Wyniki 1-8 spośród 8 dla zapytania: authorDesc:"BOGUSŁAW RAJCHEL"

Naprężenia własne w stali AISI 316L po uformowaniu powłok Ti-B/Ti-Si-C metodami IBAD oraz PLD

Czytaj za darmo! »

Efektywną i sprawdzoną metodą zwiększania trwałości i żywotności narzędzi jest formowanie na ich powierzchni powłok. Diborek tytanu TiB2 jest materiałem ceramicznym o dużej twardości 3000 HV, module Younga 560 GPa, wysokiej temperaturze topnienia 3225°C i odpornym na korozję do 1400°C [2], co czyni go atrakcyjnym dla wielu zastosowań, głównie dla przemysłu narzędziowego i maszynowego. Powłoki TiB2 formowane w procesach osadzania z pary PVD [3] czy CVD [4] charakteryzują się dużą wartością naprężeń własnych, co powoduje ich małą odporność na kruche pękanie. Aby ograniczyć to zjawisko wytwarza się powłoki złożone zbudowane np. z warstwy TiB2 oraz warstwy materiału o większej plastyczności, np. tytanu [4], który umożliwi relaksację naprężeń własnych i ograniczy propagację pęknięć. Węglik tytanowo- krzemowy Ti3SiC2 spełnia te wymagania, ponieważ jest odporny na szoki termiczne, dobrze przewodzi ciepło i prąd, charakteryzuje się dużym jak na tworzywa ceramiczne współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, a także wykazuje zdolność do tłumienia drgań i mikroplastyczność [4÷6]. Węglik ten jest otrzymywany w postaci cienkich warstw metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) [7]. W tej metodzie temperatura podłoża przekracza 700°C i dlatego dla umożliwienia stosowania podłoży metalicznych prowadzone są badania nad formowaniem tego węglika metodami PVD w niskiej temperaturze [3]. Celem badań podjętych w prezentowanej pracy było wytworzenie cienkich powłok typu Ti-B/Ti-Si-C na podłożu ze stali AISI 316L metodami ablacji laserowej PLD (Pulsed Laser Deposition) i IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) oraz określenie ich składu fazowego i naprężeń własnych, które występują w podłożu po uformowaniu powłoki. METODYKA BADAWCZA Dwuwarstwowe powłoki Ti-B/Ti-Si-C wytworzono na podłożu ze stali austenitycznej AISI 316L (Fe, 0,02% C, 18% Cr, 10% Ni, 2% Mo) przygotowanym w formie płytek prostopadłościennych o wymiarach 12×15×2 mm, wyciętych z b[...]

Characteristics of the (Mn-N-O-P) type layers created on the cast aluminium alloys

Czytaj za darmo! »

The microstructure, chemical and phase composition of the (Mn-N-O-P) type surface layers as well as their corrosion and tribological properties in comparison to uncoated cast aluminium alloys have been performed. An elaborated multiplex surface treatment of aluminium alloys enables forming of phase composition in the several zones of the (Mn-N-O-P) type layers. The zone microstructure with ph[...]

Biomateriały tytanowe wytwarzane metodą hybrydową łączącą proces IBSD z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego

Czytaj za darmo! »

Stopy tytanu znajdują szerokie zastosowanie w medycynie jako implanty protez biodrowych i kolanowych. Stosuje się je także jako wszczepy w postaci prętów, gwoździ, grotów, drutów, wkrętów i płytek [1]. Jednakże dość często wszczepy te są stosowane tylko na określony czas, gdyż podlegają one zjawisku metalozy, tj. przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek [2]. Dlatego dąży się do polepszania właściwości stopów tytanu przez obróbkę powierzchniową. Wiadomo, że materiał stosowany na implanty musi spełniać określone warunki. Jego obecność musi być dobrze tolerowana przez organizm biorcy, ponadto nie może interferować z powszechnie stosowanymi środkami farmakologicznymi. Implanty przeznaczone do kontaktu z krwią muszą się charakteryzować bardzo małą podatnością na przyleganie komórek krwi i brakiem aktywacji układu krzepnięcia i fibrynolizy. Jedną z technik inżynierii powierzchni jest obróbka IBSD (Ion Beam Sputter Deposition), za pomocą której można otrzymywać powłoki węglowe - NCD (nanokrystaliczny diament) charakteryzujące się biozgodnością oraz eliminujące zjawisko wykrzepiania krwi, co pozwala na ich stosowanie m.in. w przypadku zastawek serca. Perspektywiczne w przypadku wytwarzania nowej generacji implantów są jednak metody duplex eliminujące zjawiska metalozy, gwarantujące dobre właściwości mechaniczne i kontrolowaną biozgodność, np. łączące procesy węgloazotowania jarzeniowego z metodą IBSD [3]. Wcześniejsze prace [4, 5] dotyczące węgloazotowania jarzeniowego wykazały, że grubość powstającej warstwy dyfuzyjnej zależy od czasu trwania procesu, a jej twardość wynosi około 23 GPa. W strefie przypowierzchniowej warstwy tworzy się faza Ti(CN) o zbliżonej zawartości węgla i azotu. Fazy TiN i TiC mają taką samą budowę krystalograficzną i charakteryzują się wzajemną rozpuszczalnością. Wytworzone warstwy typu Ti(CN) + Ti2N + αTi(N) charakteryzują się dobrą odpornością na korozję i dobrą odpornością na zużycie przez[...]

Wpływ implantacji jonów wapnia na właściwości dyfuzyjnej warstwy Ti3P wytworzonej na stopie tytanu Ti6Al4V

Czytaj za darmo! »

W stosowanych obecnie w implantologii stopach tytanu występuje zjawisko migracji pierwiastków stopowych (w tym cytotoksycznych, takich jak Al czy V) do otaczających implant tkanek, tzw. zjawisko metalozy [1]. Dodatkowo stopy tytanu charakteryzują się względnie niskimi właściwościami mechanicznymi, takimi jak odporność na zużycie przez tarcie. Jednym z kierunków badań są prace mające na celu zastąpienie pierwiastków cytotoksycznych (Al, V) składnikami biozgodnymi (Ta, Nb, Zr). Kolejną zaletą tych stopów są dobre właściwości mechaniczne, w tym moduł sprężystości zbliżony do modułu sprężystości kości, ok. 60 GPa [2]. Stopy te w znacznym stopniu ograniczają zjawisko metalozy, jednak nie eliminują go zupełnie [1÷2]. Z tych powodów coraz szersze zastosowanie znajdują obróbki modyfik[...]

Kształtowanie właściwości biologicznych implantowanej jonami wapnia dyfuzyjnej warstwy fosforku tytanu wytworzonej na stopie Ti6Al4V

Czytaj za darmo! »

Rozwój inżynierii biomedycznej przyczynił się do sformułowania specyficznych wymagań dla biomateriałów. Z tych powodów w implantologii coraz szersze zastosowanie znajdują stopy tytanu. Łączą one w sobie dobre właściwości mechaniczne, przy stosunkowo niskiej gęstości oraz dobrej odporności korozyjnej i biozgodności. Jednak stosowanie stopów tytanu komplikują względnie niska odporność na zużycie przez tarcie oraz przechodzenie składników stopu do otaczającego implant środowiska biologicznego, tzw. zjawisko metalozy, które - co należy podkreślić - zachodzi mniej intensywnie niż w przypadku innych powszechnie stosowanych biomateriałów metalicznych [1÷3]. Naturalnym kierunkiem badań, mającym na celu wyeliminowanie negatywnych efektów związanych z przechodzeniem składników stopowych do otaczających implant tkanek, jest wytwarzanie nowych stopów. Stąd bardzo silne zainteresowanie współczesnej medycyny stopami bezwanadowymi, gdzie stosuje się pierwiastki stopowe, takie jak: niob, tantal, cyrkon. Pierwiastki te z powodzeniem stabilizują fazę β w stopach dwufazowych (jest to główny czynnik stosowania wanadu). Wynikiem tych badań są stopy typu: Ti15Mo5Zr3Al, Ti6Al2Nb1Ta, Ti6Al7Nb oraz stopy pozbawione glinu: Ti15Zr4Nb4Ta i z przeznaczeniem na zastosowania w alloplastyce stawowej stopy o niskim module sprężystości (rzędu 60 GPa): Ti35Nb5Ta7Zr, Ti13Nb13Zr [2, 3]. Stopy te charakteryzują się wysoką biotolerancją oraz dobrymi właściwościami mechanicznymi, a ich odporność korozyjna przewyższa stosowane obecnie w medycynie stopy tytanu, jak np. Ti6Al4V [1]. Procesy metalozy można niwelować także metodami inżynierii powierzchni. Odpowiednio zaprojektowana obróbka, w wyniku której uzyska się zakładaną zmianę mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego warstwy wierzchniej, wpływa na znaczącą poprawę biozgodności implantu w stosunku do stanu wyjściowego [4, 5]. Nowym kierunkiem rozwoju inżynierii powierzchni, również w przypadku aplikacj[...]

Wpływ implantowanego itru na wysokotemperaturowe utlenianie stali ferrytycznej Crofer 22 APU


  Ochrona przed Korozją, vol. 54, nr 6 353 0,80 % wag.) i lantan (do 0,20 % wag.) . Dodatek manganu sprawia, że zgorzelina na tej stali ma budowę dwuwarstwową. Warstwa wewnętrzna zbudowana jest z Cr2O3, natomiast zewnętrzna ze spinelu manganowo-chromowego MnCr2O4, który ma za zadanie ograniczać tworzenie lotnych tlenowodortlenków (np. CrO2(OH)2) po stronie katodowej ogniwa paliwowego. Producent zdecydował się na użycie lantanu jako pierwiastka wywołującego REE, gdyż jego rozpuszczalność w fazie α-Fe wynosi ok. 0,5%, podczas gdy dla itru jest ona mniejsza niż 0,1% [6]. Ponadto itr, w odróżnieniu od lantanu, tworzy z żelazem fazy międzymetaliczne (np. Fe17Y2). Celem niniejszej pracy było sprawdzenie, czy zwiększenie zawartości aktywnego pierwiastka na drodze implantacji jonowej w warstwie wierzchniej stali Crofer 22 APU, prowadzi do dalszej poprawy żaroodporności tego materiału. Badania utleniania przeprowadzone zostały w 900°C, czyli w temperaturze o przeszło sto stopni Celsjusza wyższej od temperatury pracy SOFC. 2. Materiał i metodyka badawcza Podany przez producenta skład stal[...]

Struktura i właściwości warstw węglowych na polietero-eteroketonie wytwarzanych metodą RF-CVD

Czytaj za darmo! »

Polietero-eteroketon (PEEK) ze względu na swoją biozgodność oraz odporność na działanie płynów fizjologicznych i korzystne własności mechaniczne jest materiałem, z którego są powszechnie wytwarzane elementy protez układu kostnego człowieka [1, 2]. Właściwości te można poprawić, formując na ich powierzchni powłoki węglowe, również domieszkowane aktywnymi biologicznie pierwiastkami. W szczególności zarówno uwodornione amorficzne powłoki węglowe (a-C:H) [3÷5], jak i uwodornione amorficzne powłoki węglowe domieszkowane azotem (a-C:N:H) [3, 6, 7] mogą poprawić własności użytkowe elementów protez wykonanych z PEEK. Własności fizykochemiczne tego typu powłok zależą od parametrów metody zastosowanej do ich uformowania. W prezentowanej pracy omówiono własności i mikrostrukturę powłok typu a-C:N:H uformowanych metodą RF-CVD na powierzchni polietero-eteroketonu PEEK-T [3]. Przedstawiono parametry powłok uzyskane z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej i AFM, konfokalnej dyspersyjnej mikrospektroskopii ramanowskiej oraz próby zarysowania [8]. W prezentowanej pracy szczególną uwagę zwrócono na morfologię powierzchni powłoki, na naprężenia w powłoce oraz jej adhezję do podłoża. METODYKA BADAŃ Warstwy amorficznego uwodornionego węgla modyfikowanego azotem (a-C:N:H, zawartość azotu ok. 19% at.) wytwarzano na szlifowanym na papierach ściernych o gradacji do 2000 kompozycie polimerowym PEEK T, zawierającym 15% włókien węglowych i 5% grafitu. Powłoki uformowano w procesie RF-CVD (Radio Frequency CVD) w atmosferze metanu, azotu oraz argonu (5:1:1), przez 15 minut, pod ciśnieniem w komorze roboczej 1 Pa, stosując moc generatora RF równą 600 W. Warstwy miały grubość około 300 nm i zostały poddane badaniu przyczepności w próbie zarysowania (urządzenie Revetest firmy ICM) przy wzrastającym nacisku od 1 do 3 N wgłębnikiem diamentowym Rockwella. Długość rysy wykonanej w trakcie badania wynosiła 5 mm. W badaniach topografii powierzchni wykorzystano[...]

FUNCTIONAL COATINGS BASED ON Ti-Si-C AND Ti-B SYSTEMS DEPOSITED BY PLD DOI:10.15199/67.2015.6.4


  Ti-B/Ti-Si-C bilayer coatings were deposited by pulsed laser deposition method on AISI 316L steel substrates, in vacuum at room temperature. Nanoindentation tests were performed to examine mechanical properties of coated and uncoated samples using diamond indenter of Berkovich-type geometry under load of 5 mN. The friction-wear performance of coated substrates was examined in scratch — test and pin-on-disk configuration under non-lubricated sliding conditions using a diamond Rockwell C-type pin as a counterpart. Chemical bonds in coatings were studied by Raman micro-spectroscopy, while coatings microstructure was examined by atomic force microscopy AFM, scanning electron microscopy SEM and transmission electron microscopy TEM methods. For TEM and high resolution TEM (HRTEM) examinations, thin foils were cut perpendicularly to the substrate surface by focused ion beam FIB method using Ga+ ions. The laser wavelength and energy density of laser beam were the most important parameters of PLD process and proved to be essential for the microstructure and properties of the coatings. The Ti-Si-C layers deposited by PLD method were amorphous or almost amorphous with rarely distributed nanoparticles of TiSi2. Ti-B layers were amorphous or composed by TiB2 nanoparticles (nc-TiB2), embedded in amorphous Ti-B matrix (a-TiB). The friction coefficient of AISI steel substrates coated by Ti-B/Ti-Si-C was 0.22, i.e. one fourth of that for uncoated steel substrate (0.8). The wear mechanism of produced coatings was of abrasive type. Keywords: PVD, coating, pulsed laser deposition, microstructure, mechanical properties, Raman spectroscopy POWŁOKI FUNKCJONALNE OTRZYMYWANE METODĄ ABLACJI LASEROWEJ W UKŁADACH Ti-Si-C I Ti-B Powłoki dwuwarstwowe Ti-B/Ti-Si-C zostały nałożone metodą ablacji laserowej PLD na p odłoża ze stali A ISI 3 16. P roces prowadzono w próżni 10-2 Pa, w temperaturze pokojowej. Testy nakłucia wykonywano w celu zbadania właściwości mechan[...]

 Strona 1