Mechanical and tribological properties of oxide layers obtained on Ti-6Al-7Nb alloy

• Autorzy: Aniołek K. , Barylski A. , Kupka M. , Dworak M.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne i tribologiczne warstw tlenkowych otrzymanych na stopie Ti-6Al-7Nb

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research presented in the paper was focused on determining the effects of thermal oxidation parameters on the mechanical and tribological properties of oxide layers formed on Ti-6Al-7Nb titanium alloy for biomedical applications. Titanium alloy was oxidized at 600 and 700°C for 72h. The study found that, at lower temperatures, the oxidized alloy surface was covered by a nonuniform oxide layer. A 100°C increase in the treatment temperature yielded a uniform layer covering the whole surface of the alloy. Hardness measurements showed that thermal oxidation resulted in the formation of oxide layers characterized by a 3-fold higher hardness compared to untreated alloy. Tribological tests showed that thermal oxidation effectively improves the resistance of Ti-6Al-7Nb alloy to sliding wear. Tribological tests demonstrated that an increased oxidation temperature was associated with improved resistance to sliding wear.

PL

Przedstawione w pracy badania koncentrują się nad określeniem wpływu parametrów utleniania termicznego na właściwości mechaniczne i tribologiczne warstw tlenkowych otrzymanych na biomedycznym stopie tytanu Ti-6Al-7Nb. Proces utleniania termicznego przeprowadzono w temperaturze 600 i 700°C w czasie 72 h. Stwierdzono, że w niższej temperaturze utleniania powierzchnia stopu była pokryta nierównomiernie warstwą tlenkową. Podwyższenie temperatury utleniania termicznego o 100°C pozwoliło uzyskać jednolitą warstwę, w całości pokrywającą powierzchnię stopu. Pomiary twardości wykazały, że proces utleniania termicznego umożliwił otrzymanie warstw tlenkowych charakteryzujących się 3-krotnie wyższą twardością w porównaniu z twardością stopu niepoddanego utlenianiu. Badania tribologiczne wykazały, że utlenianie termiczne stanowi skuteczną metodę poprawy odporności na zużycie ścierne stopu Ti-6Al-7Nb. W testach tribologicznych wykazano, że wraz ze wzrostem temperatury utleniania odporność na zużycie ścierne ulegała zwiększeniu.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloy; thermal oxidation; oxide layers; hardness; tribological properties

PL

stop tytanu; utlenianie chemiczne; warstwy tlenkowe; twardość; właściwości tribologiczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 3
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Aniołek K.

• University of Silesia. Institute of Materials Science, Chorzów, Poland

autor

Barylski A.

• University of Silesia. Institute of Materials Science, Chorzów, Poland

autor

Kupka M.

• University of Silesia. Institute of Materials Science, Chorzów, Poland

autor

Dworak M.

• University of Silesia. Institute of Materials Science, Chorzów, Poland

Bibliografia

• 1. Driver M.: Coatings for biomedical applications. Woodhead Publishing Limited, 2012.
• 2. Wang S., Liao Z., Liu Y., Liu W.: Influence of thermal oxidation duration on the microstructure and fretting wear behavior of Ti6A14V alloy. Materials Chemistry and Physics 159 (2015) 139-151.
• 3. Luo Y., Chen W., Tian M., Teng S.: Thermal oxidation of Ti6A14V alloy and its biotribological properties under serum lubrication. Tribology International 89 (2015) 67-71.
• 4. Mizukoshi Y., Masahashi N.: Fabrication of a Ti02 photocatalyst by anodic oxidation of Ti in an acetic acid electrolyte. Surface & Coatings Technology 240 (2014) 226-232.
• 5. Huang X., Liu Z.: Growth of titanium oxide or titanate nanostructured thin films on Ti substrates by anodic oxidation in alkali solutions. Surface & Coatings Technology 232 (2013) 224-233.
• 6 Kumar S., Narayanan T.S.N.S., Ganesh Sundara Raman S., Seshadri S.K.: Thermal oxidation of CP Ti - An electrochemical and structural characterization. Materials Characterization 61 (2010) 589-597.
• 7. Biswas A., Srikant P.V.S., Manna I., Chatterjee U.K., Dutta Majumdar J.: Chemical oxidation of Ti-6A1-4V for improved wear and corrosion resistance. Surface Engineering 24-6 (2008) 442-446.
• 8. Aniołek K., Kupka M., Barylski A., Dercz G.: Mechanical and tribological properties of oxide layers obtained on titanium in the thermal oxidation process. Applied Surface Science 357 (2015) 1419-1426.
• 9. Aniołek K., Kupka M., Barylski A.: Sliding wear resistance of oxide layers formed on a titanium surface during thermal oxidation. Wear 356-357 (2016) 23-29.
• 10. Ravi Shankar A., Karthiselva N.S., Kamachi Mudali U.: Thermal oxidation of titanium to improve corrosion resistance in boiling nitric acid medium. Surface & Coatings Technology 235 (2013) 45-53.
• 11. Jamesh M., Kumar S., Sankara Narayanan T.S.N.: Effect of Thermal Oxidation on Corrosion Resistance of Commercially Pure Titanium in Acid Medium. Journal of Materials Engineering and Performance Vol. 21(6) (2012) 900-906.
• 12. Fellah M., Assala O., Labaiz M., Dekhil L.A.: lost. Friction and Wear Behavior of Ti-6Al-7Nb Biomaterial Alloy. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology 4 (2013) 374-384.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.