Wpływ temperatury spiekania na zużycie tribologiczne spieków 316L i 316L-HAp otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego

• Autorzy: Mróz A. , Garbiec D. , Wiśniewski T. , Gierzyńska-Dolna M. , Magda J.

Warianty tytułu

EN

Effect of the sintering temperature on tribological wear of 316L and 316L-HAp obtained with the use of spark plasma sintering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowanie bezniklowej stali austenitycznej 316L na implanty układu kostno-stawowego wiąże się z wieloma problemami eksploatacyjnymi. Jednym ze sposobów radzenia sobie z tymi ograniczeniami może być opracowanie nowych materiałów, w tym kompozytów, z zastosowaniem metalurgii proszków. W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych spieków 316L i 316LHAp (hydroksyapatyt, HAp) otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego z zastosowaniem różnej temperatury spiekania. Dla stali 316L zwiększenie temperatury spiekania z 1000 do 1100°C skutkowało pogorszeniem odporności na zużycie. Niemniej w porównaniu z litą stalą 316L odporność na zużycie tych materiałów była znacząco większa. Dla kompozytów 316L-HAp zwiększenie temperatury spiekania skutkowało polepszeniem odporności na zużycie. Zużycie kompozytu spiekanego w niższej temperaturze było porównywalne ze zużyciem materiału referencyjnego.

EN

The use of 316L stainless steel in osteoarticular system implants is associated with many operational problems. One of the methods that deal with these restrictions may be the development of new materials, including composites, using powder metallurgy. This paper presents the results obtained during tribological tests of 316L and 316L-HAp sintered materials produced with the use of the spark plasma sintering method applying various sintering temperature. The increase of the sintering temperature from 1000 to 1100°C resulted in the deterioration of the wear resistance of 316L. However, compared to solid 316L, the wear resistance of these materials was several dozen times higher. The increase of the sintering temperature resulted in the improvement of the wear resistance of 316L-HAp. The wear resistance of the composites that had been sintered at lower temperatures was comparable to the reference material.

Słowa kluczowe

PL

iskrowe spiekanie plazmowe (SPS); stal nierdzewna 316L; badania tarciowo-zużyciowe

EN

spark plasma sintering (SPS); 316L stainless steel; friction and wear tests

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 2
• Strony: 75--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mróz A.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Polska

autor

Garbiec D.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Polska

autor

Wiśniewski T.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Polska

autor

Gierzyńska-Dolna M.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Polska

autor

Magda J.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Polska

Bibliografia

• 1. Gurappa I., Characterization of different materials for corrosion resistance under simulated body fluid conditions, Materials Characterization, 2002, 49, 73–79.
• 2. Gierzyńska-Dolna M., Biotribologia, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2002.
• 3. Hallab N., Link H.D., McAfee P.C., Biomaterial Optimization in Total Disc Arthroplasty, Spine, 2003, 20, 28, 139–152.
• 4. Kumar A.M., Rajendran N., Electrochemical aspects and in vitro biocompatibility of polypyrrole/TiO2 ceramic nanocomposite coatings on 316L SS for orthopedic implants, Ceramics International. 2013, 39, 5639–5650.
• 5. Yuyong C., Xiaopeng W.X., Lijuan X., Zhiguang L., Woo K.D., Tribological behavior study on Ti–Nb–Sn/hydroxyapatite composites in simulated body fluid solution, Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2012, 10, 97–107.
• 6. Niespodziana K., Jurczyk K., Jakubowicz J., Jurczyk M., Fabrication and properties of titanium–hydroxyapatite nanocomposites, Materials Chemistry and Physics, 2010, 123, 160–165.
• 7. Khor K.A., Dong Z.L., Quek C.H., Cheang P., Microstructure investigation of plasma sprayed HA: Ti6Al4V composites by TEM, Materials Science and Engineering A, 2000, 281, 221–228.
• 8. Anawati, Tanigawa H., Asoh H., Ohno T., Kubota M., Ono S., Electrochemical corrosion and bioactivity of titanium–hydroxyapatite composites prepared by spark plasma sintering, Corrosion Science, 2013, 70, 212–220.
• 9. Younesi M., Bahrololoom M.E., Optimizations of wear resistance and toughness of hydroxyapatite nickel free stainless steel new bio-composites for using in total joint replacement, Materials and Design 31 (2010) 234–243.
• 10. Amini R., Salahinejad E., Askari Bajestani E., Hadianfard M.J., On the general outline of physical properties of amorphous-nanocrystalline Fe–Cr–Mn–N alloy powders prepared by mechanical alloying under nitrogen, Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509, 7, 17, 3252–3256.
• 11. Garbiec D., Rybak T., Hejduk F., Janczak M., Nowoczesne urządzenie do iskrowego spiekania plazmowego proszków SPS HP D 25 w Instytucie Obróbki Plastycznej, Obróbka Plastyczna Metali, 2011, 22, 3, 221–225.