Structure and properties of titanium based layers produced using advanced methods.

• Autorzy: Major B. , Wierzchoń T. , Ebner R. , Klimpel A. , Maranda-Niedbała A. , Branstaetter E. , Krużel G. , Gruca R.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości warstw na bazie tytanu wytwarzanych nowoczesnymi metodami.

• Konferencja: XVIth Physical Metallurgy and Materials Science Conference on Advanced Materials and Technologies AMT'2001, Gdańsk-Jurata, 16-20 September, 2001
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of complex studies of surface layers produced on titanium alloys by means of glow discharge nitriding or carbonitriding (GDN) and laser modification (LM) by remelting using Nd: YAG or diode lasers in nitrogen environment and PLD method are presented. A fine grained microstructure of surface layers was formed in GDN. Application of N2+CH4 environment produced carbonitrides with about 27 at.% concentration of C in Ti(N,C) phase. Three phases of types: TiN, TiN0,3 and Ti2N were stated in surface layers produced using GDN. Application of laser remelting in nitrogen environment led to formation of TiN phase independent of the applied type of laser. Well developed dendrites of TiN were stated in the laser remelted layer. TEM studies performed on thin foils from the cross-section of the LM layer revealed: highly dislocated microstructure inside arms of dendrites, and in-between the plate elongated grains, cellular structure and even nanostructure. Residual stresses were measured using X-ray method and their value was related to the type of the applied technological process. Examinations of corrosion resistance using potentiodynamic polarisation method was conducted as well as wear resistance test and texture measurements.

PL

Przedstawiono wyniki badań warstw wierzchnich wytworzonych na stopach tytanu z zastosowaniem: azoto- lub węglo-azotowania jarzeniowego i laserowej modyfikacji poprzez przetopienie laserem Nd:YAG lub diodowym w atmosferze azotu oraz metody PLD. Azotowanie jarzeniowe prowadziło do wytworzenia struktury drobnokrystalicznej zawierającej fazy: TiN, TiN0,3 i Ti2N. Węglo-azotowanie spowodowało pojawienie się węgloazotków Ti(N,C) z koncentracją około 27%at.C. Przetopienie laserowe w atmosferze azotu prowadziło do powstania fazy TiN niezależnie od zastosowanego typu lasera i parametrów procesu. Dobrze wykształcone dendryty fazy TiN obserwowano w przetopionej warstwie w obserwacjach SEM. Badania TEM na cienkich foliach z przekroju poprzecznego warstwy przetopionej laserem ujawniły cztery typy mikrostruktury: w obszarze ramion dendrytów strukturę o dużej gęstości dyslokacji (i), oraz pomiędzy ramionami: płytkowe wydłużone ziarna (ii), ziarna komórkowe (iii) i nanostrukturę (iv). Zmierzone wartości naprężeń własnych metodą rentgenowską zależały od zastosowanego procesu technologicznego. Wykonano pomiary odporności na korozję, odporności na zużycie tarciowe i tekstury.

Słowa kluczowe

EN

surface layer; titanium alloys; glow discharge nitriding; carbonitriding; laser modification; residual stresses; measurement; corrosion resistance; wear resistance

PL

warstwa wierzchnia; stop tytanu; azotowanie jarzeniowe; węgloazotowanie jarzeniowe; modyfikacja laserowa; naprężenia szczątkowe; pomiar; odporność na korozję; odporność na zużycie przez tarcie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2001
• Tom: R. XXII, nr 5
• Strony: 611--616
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Major B.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Cracow

autor

Wierzchoń T.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw

autor

Ebner R.

• Materials Center Leoben, Competence Center of the Kpius Programme, Leoben, Austria

autor

Klimpel A.

• Silesian University of Technology, Welding Department, Gliwice

autor

Maranda-Niedbała A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw

autor

Branstaetter E.

• Materials Center Leoben, Competence Center of the Kpius Programme, Leoben, Austria

autor

Krużel G.

• Cracow University of Technology, Inst. of Mat. Sci. and Metals Technology, Cracow

autor

Gruca R.

• Silesian University of Technology, Welding Department, Gliwice

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Agins H.J., Alcock J.W. and Bousal M. et al.: J.Bone.Joint. Surg. 70A( 1988)347
• [2] Amstutz H.C., Campbell P.N.Kossovsky P. and Clarke I.C.: Clin.Orthop. 276(1991)7.
• [3] Rickerby D.C., A.Matthews D.C., Eds; Advance Surface Coatings; a Handbook of Surface Enineering, Chapman and Hall, New York (1991).
• [4] Burakowski T., Wierzchoń T.: Surface Engineering of Metals, Principles, Equipment and Technologies; CBC Press Boca Raton, London, New York, Washington D.C. (1999).
• [5] Kula P.: Engineering of Surface Layers Wyd. P.Ł, Łódź (2000) (in Polish).
• [6] E.Czarnowska P., Wierzchoń T., Maranda-Niedbała A., Kaczmarewicz E.: Improvement of titanium alloy for biomedical application by nitriding and carbonitriding processes under glow discharge conditions; Journal Materials Science 11(2000)73.
• [7] Major B., Ebner R.: Konstytuowanie warstwy wierzchniej tworzyw metalowych na drodze obróbki laserowej (Formation of surface layer of metallic materials by laser modification); Surface engineering,1(1998)1011 (in Polish).
• [8] Hu C., Mridha S., Ubhi H.S., Holdway P., Bowen A.W., Baker T.N.: Hardness, Dendrite Population and Microstructure under Different Nitrogen Environments in Laser Nitrided Ti-6A1-4V Alloy; Conf. Proc. Titanium 95, Institute of Metals, Birmingham (1995)1959.
• [9] Major B., Ebner R., Zięba P., Wołczyński W.: Titanium-based films deposited using a Nd:YAG pulsed laser; Appl.Phys., A69, 1-3(1999)921.