PL
 |
EN
Ograniczanie wyników
Czasopisma help
  1. 33 Inżynieria Materiałowa
  2. 33 Materials Engineering
  3. 12 Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
  4. 11 Archives of Metallurgy and Materials
  5. 7 Inżynieria Biomateriałów
Więcej...
Autorzy help
  1. 86 Major B.
  2. 25 Major R.
  3. 24 Lackner J. M.
  4. 17 Major Ł.
  5. 14 Kot M.
Więcej...
Lata help
  1. 2 2016
  2. 4 2015
  3. 6 2014
  4. 3 2013
  5. 3 2012
Więcej...
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 87

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
1
Content available Development of surface modification methods for ReligaHeart® cardiac support system
Major R., Kustosz R., Trembecka-Wójciga K., Lackner J. M., Major B.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2016
|
Vol. 61, iss. 3
1399--1404
EN
The work is a review of the methods of the surface modification performed by the authors dedicated for for cardiac support system. It presents the evolution of designing the surface dedicated to direct contact with blood. Initially thin and ultrathin coatings were developed. They were designed as a blood-polymer barrier. The pneumatic heart assist devices are made of a medical grade polyurethane. A major milestone was to create advanced ceramic thin films expressing the flexible effects deposited by physical techniques. Coatings have evolved. Another milestone was the surface reproducing the microenvironment to capture progenitor cells from the bloodstream. Thin coatings were prepared, using methods of ion been, controlled residual stresses were introduced. Wrinkles appeared without cracking. This enabled taking control over the process of cell differentiation. Alternatively, the tissue inspired structure resulted of the coating in the form of extracellular matrix. The outer surface was modified with synthetic materials. This enabled the effective proteins docking to induce cell growth, recreating the luminal side of the blood vessel. Coagulation processes have been slowed down. In addition, it was found pro-angiogenic effect.
2
Content available Contribution of titanium, chromium and carbon buffer interlayers to bio-tribological properties of multilayer composites
Major Ł., Janusz M., Lackner J. M., Major B.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2016
|
Vol. 61, iss. 3
1391--1398
EN
Research studies on bio-tribological protective coatings of titanium, chromium and carbon based have been performed. Thin films were fabricated by hybrid PLD technique (PLD supported by magnetron sputtering). Coatings consisted of two parts; the inner part (first from the substrate) in each case was formed by titanium or chromium/titanium nitride or chromium nitride (Ti/TiN or Cr/Cr2N). The outer part was formed by pure DLC or multilayer DLC'Ti or Cr. No delamination was found at the interface. Titanium or chromium metallic layer was deposited as a first layer directly on the metallic substrate to avoid delamination. All individual layers were built of columnar nano- crystallites. Mechanisms of the mechanical wear of analyzed systems were presented, focusing on the cracking propagation in ball-on-disc tests using an 1 N and 5 N applied loads for 5 000 cycles. Complex microstmcture analysis of presented nano-multilayer coatings, before and after mechanical tests, were performed by means of transmission electron microscopy (TEM). The highest stress concentration during mechanical uploading was moved through the multilayer coating by breaking only one layer at the time. The microstructure characterization revealed that cracking propagating in the outer part of the coating was stopped at the interface. In the case of the inner part of the coating Ti/TiN; Cr/Cr2N, ceramic layers showed brittle cracking, while metallic (Ti or Cr) ones deformed plastically. Fabricated coatings were subjected under the analysis in the biomechanical system optimized to test for the direct contact with a human whole blood. The study considered physiological conditions mainly related to the temperature and humidity and the frequency of cyclic deformation of the artificial vessel into which the tested sample was introduced.
3
Content available Biomechanical properties of the thin PVD coatings defined by red blood cells
Trembecka-Wojciga K., Major R., Lackner J. M., Bruckert F., Jasek E., Major B.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2015
|
Vol. 63, nr 3
697--705
EN
The measurement of the strength of bonds between biomaterials and cells is a major challenge in biotribology since it allows for the identification of different species in adhesion phenomena. Biomaterials, such as diamond-like carbon (DLC), titanium, and titanium nitride, seem to be good candidates for future blood-contact applications. These materials were deposited as thin films by the hybrid pulsed laser deposition (PLD) technique to examine the influence of such surfaces on cell behavior. The biomaterial examinations were performed in static conditions with red blood cells and then subjected to a dynamical test to observe the cell detachment kinetics. The tests revealed differences in behavior with respect to the applied coating material. The strongest cell-biomaterial interaction was observed for the carbon-based materials compared to the titanium and titanium nitride. Among many tests, a radial flow interaction analysis gives the opportunity to analyze cell adhesion to the applied material with the high accuracy. Analysis of concentrates helped to select materials for further dynamic tests on blood using an aortic flow simulator. In this case, the platelet adhesion to the surface and their degree of activation was analyzed. The quality of the selected coating was tested using a scratch test. The analyses of the microstructure were done using high resolution transmission electron microscopy. The phase composition and the residual stress were analyzed using X-ray diffraction methods.
4
Content available Roughness Influence on Macro- and Micro-Tribology of Multi-Layered Hard Coatings on Carbon Fibre Polymer Composite
Lackner J. M., Major B., Waldhauser W., Mzyk A., Major Ł., Kot M.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2015
|
Vol. 60, iss. 3
2145--2151
EN
Goal of this work is the investigation of roughness influences on the abrasive wear behaviour of magnetron sputtered multi- -layered, low-friction coatings on carbon-fibre reinforced polymers (CFRP). Higher coating roughness at similar CFRP quality was realized by higher deposition rates, leading to increased heat flux to the substrates during deposition. Thermal expansion of the epoxy matrix on the micro scale results in a wavy, wrinkled surface topography. Both in scratch and reciprocal sliding testing against alumina, the friction coefficients are lower for the smooth coatings, but their wear rate is higher due to low-cycle fatigue caused abrasion.
PL
Celem pracy jest badanie wpływów szorstkości na zużycia abrazyjne osadzonych magnetronowo wielowarstwowych powłoki o niskim współczynniku tarcia na bazie wzmocnionych włóknami węglowych polimerów (CFRP). Większa szorstkość powłoki przy podobnej jakości (CFRP) została uzyskana przez wyższe szybkości osadzania, co prowadziło do zwiększonego strumienia ciepła do podłoża podczas osadzania. Rozszerzalność cieplna matrycy epoksydowej w skali mikro pozwalała na uzyskanie falistej, pofałdowanej topografii powierzchni. Zarówno w teście zarysowania jak i ścierania z przeciwpróbką korundową uzyskano niższe współczynniki tarcia dla gładkich powierzchni zaś ich szybkość zużycia była wyższa ze względu na nisko-cyklowe zmęczenie wywołujace przetarcie.
5
Content available Dry And Ringer Solution Lubricated Tribology Of Thin Osseoconductive Metal Oxides And Diamond-Like Carbon Films
Waldhauser W., Lackner J. M., Kot M., Major B.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2015
|
Vol. 60, iss. 3
2139-2144
EN
Achieving fast and strong adhesion to jawbone is essential for dental implants. Thin deposited films may improve osseointegration, but they are prone to cohesive and adhesive fracture due to high stresses while screwing the implant into the bone, leading to bared, less osteoconductive substrate surfaces and nano- and micro-particles in the bone. Aim of this work is the investigation of the cohesion and adhesion failure stresses of osteoconductive tantalum, titanium, silicon, zirconium and aluminium oxide and diamond-like carbon films. The tribological behaviour under dry and lubricated conditions (Ringer solution) reveals best results for diamond-like carbon, while cohesion and adhesion of zirconium oxide films is highest.
PL
Osiągnięcie szybkiego i trwałego przylegania powierzchni biomateriału do kości szczęki ma zasadnicze znaczenie dla implantów dentystycznych. Cienkie osadzone filmy mogą poprawić osteointegrację ale są podatne na kohezyjne i adhezyjne pękanie podczas wkręcania implantu do kości, prowadząc do odsłoniecia mniej osteokonduktywnych powierzchni podłoża oraz powodując tworzenie się nano- i mikro cząstek. Celem niniejszej pracy są badania naprężeń wywołujących defekty w osteointegracyjnych filmach na bazie tantalu, tytanu, cyrkonu oraz tlenku aluminium i diamentopodobnych. Tribologiczne najlepsze właściwości w warunkach suchych i smarowania (roztwór Ringera) wykazały powłoki diamentopodobne, natomiast spójność i przyczepność filmy z tlenku cyrkonu.
6
Content available remote Computer engineering in designing and fabrication of tissue analogue-type coating dedicated for the cardiovascular regeneration
Trembecka-Wojciga K., Major R., Bruckert F., Lackner J. M., Lacki P., Sanak M., Major B.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2015
|
Vol. 15, no. 3
621--630
EN
The work was related to the development of novel methods in designing and fabrication of thin, porous, tissue-like coatings. The surface modification was designed to create an environment for the appropriate cell growth. The originally designed system was established to prepare porous, synthetic coatings. The dedicated software was elaborated to control the sequential coating deposition based on the electrostatic interaction. The finite elements method (FEM) was used to determine structural and mechanical properties of the coatings. The numerical model was verified experimentally. The performed simulation predicted the coating stabilization by the graphene nanoparticles. Graphene was introduced as a stabilizer of the polymer coating. The elaborated automatic system allowed preparation the porous coatings, repetitively. Coatings were stabilized by the cross-linking chemical reaction using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide and N-hydroxysuccinimide. Nanoparticles were introduced by means of the electrostatic interaction. Mechanical analysis revealed an influence of the porous structure modification on the coating stiffness. Dynamic tests on blood subjected to the aortic flow showed antithrombogenic properties of the elaborated coatings.
7
Człowiek o wielkiej inwencji naukowej
Major B.
Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej
|
2014
|
z. 15
19--22
8
Content available Wieloskalowa analiza mechanizmu zużycia wielowarstwowych powłok na bazie tytanu i węgla
Major Ł., Lackner J. M., Major B.
Obróbka Plastyczna Metali
|
2014
|
T. 25, nr 1
27--38
PL
Przedmiotem badań wieloskalowej analizy mechanizmu zużycia były efekty niszczenia mikrostruktury wielowarstwowych powłok typu: Ti/TiN oraz TiN/Ti/a-C:H. Powłoki uzyskano na austenitycznej stali nierdzewnej przy użyciu hybrydowej metody osadzania laserem impulsowym (PLD+magnetron). Mikrostrukturę powłoki składającej się z bi-warstw o grubości rzędu 10 nm charakteryzowano z zastosowaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego Tecnai F20 (200kV) FEG. Fazowa i chemiczna analiza składu przeprowadzona została metodą EDS z dyspersją energii (rentgenowska spektroskopia) i w oparciu o obrazy dyfrakcji elektronów. Odporność na uszkodzenia powłoki badano diamentową kulkę siłą 1N przyłożonego obciążenia. Cienkie folie zostały przygotowane bezpośrednio ze ścieżki zużycie z zastosowaniem skupionej wiązki jonów metodą FIB z wykorzystaniem aparatury QUANTA 200 3D DualBeam. Wielowarstwowe powłoki charakteryzowały się mikrostrukturą z dużą ilością dyslokacji w warstwie TiN, podobnie jak w powłoce monowarstwowej TiN. W przypadku powłoki węglowej a-C:H warstwa była amorficzna. Po teście mechanicznym zużycia metodą kula-dysk, stosując kulkę Al2O3, wielowarstwowa powłoka TiN/Ti/a-C:H była silnie zdeformowana. Ceramiczne powłoki TiN oraz a-C:H wykazywały kruche pęknięcia, zaś bardzo cienkie warstwy metaliczne Ti, wytworzone na każdej granicy fazowej, zostały odkształcone plastycznie. Linie deformacji propagowały się pod kątem 45o do kierunek wzrostu krystalitów. Zużycie tribologiczne krystalicznych warstw TiN spowodowało pęknięcia wzdłuż płaszczyzn {111}. Obecność fazy metalicznej prowadziła do wzrostu oporności na pęknięcia i zwiększała koszt energetyczny propagacji pęknięć.
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Optimization of layer thickness and modulation was performed by application of advanced deposition and diagnostic methods. Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing.
9
Biomedical inspired surface modification
Trembecka-Wójciga K., Major R., Lackner J. M., Major B.
Inżynieria Materiałowa
|
2014
|
Vol. 35, nr 6
560--563
EN
Wide spectrum of deposited coatings on the polyurethane substrate was subjected to examinations. The first part of the coatings comprised: a-C:H:Si 500 nm thick, a-C:H:Si 200 nm, a-C:H:Si 15 nm thick, SiO2 15 nm thick, a-C:H 15 nm thick, TiOx 15 nm. The second part dealing with arterial flow conditions on the whole blood, covered series of coatings adjusted towards the blood-material interaction and considering materials like: a-C:H, Ti, Ti:N, a-C:H:Ti:N, TiOx, a-C:H:Si, a-C:H:Ti. Analysis of the microstructure of coatings was performed using transmission electron microscopy (TEM). Thin foils for the TEM analysis were prepared on cross-section by means of the focused ion beam method (FIB). A radial flow chamber was used to determine the efficiency and kinetics of model cells as a function of the applied shear stress. Dynamic tests using blood cell gave the hint selection of materials for further modification in the form of a pocket for stem cells. The coating a-C:H:Ti:N was selected for the surface modification because of the relatively low influence on the blood clotting cascade activation. The challenge of the main part of the work was focused on a microenvironment for the stem cell capturing using the material surface modification. The endothelium cell of HUVEC culture (human umbilical vein endothelium cell) was used for surface modification. Bloodmaterial interaction was studied on the surface of HUVEC culture and the surfaces were analyzed using the dynamic aortic flow simulator on the whole blood. The performed studies are targeted to design and fabricate biomimetic cardiovascular devices simulating architecture of the blood vessels.
PL
Analizowano szerokie spektrum osadzonych powłok na podłożu poliuretanowym. Pierwsza grupa powłok obejmowała: a-:H:Si 500 nm grubości, a-C:H:Si 200 nm grubości, a-C:H:Si 15nm grubości, SiO2 15nm grube, a-C:H 15 nm grubości, TiOx 15 nm. Druga część materiałów dedykowanych do badań w warunkach przepływu tętniczego w pełnej krwi obejmowała powłoki do pracy w warunkach kontaktu z krwią i obejmowała materiały, takie jak: a-C:H, Ti, TiN, a-C:H:TiN, TiOx, a-C:H:Si, a-C:H:Ti. Analizę mikrostruktury powłok przeprowadzono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Cienkie folie do analizy TEM zostały przygotowane z przekroju poprzecznego za pomocą zogniskowanej wiązki jonów metodą (FIB). Promieniowa komora przepływu została zastosowana do określenia wydajności i kinetyki wymywania modelowych komórek w funkcji naprężenia ścinającego. Próby dynamiczne wykorzystujące komórki krwi pozwoliły na wybór materiałów przewidzianych do dalszej modyfikacji w aspekcie niszy do zasiedlania komórkami macierzystymi. Powłoka a-C:H:TiN została wybrana w celu dalszej modyfikacji ze względu na stosunkowo niewielki wpływ na aktywację kaskady krzepnięcia krwi. Główna część pracy została skupiona na uzyskaniu mikrośrodowiska dogodnego do wychwytywania komórek macierzystych z wykorzystaniem modyfikacji powierzchni. Komórki śródbłonka HUVEC (ludzkie hodowle komórek śródbłonka żyły pępowinowej) użyto do modyfikacji powierzchni. Oddziaływanie krwi z materiałem badano na powierzchni osadzonych komórek śródbłonka typu HUVEC. Analizowano właściwości powierzchni w dynamicznych warunkach przepływu symulującego przepływ aortalny krwi. Przeprowadzone badania są ukierunkowane na projektowania i wytwarzanie wyrobów biomimetycznych o architekturze symulującej strukturę naczyń krwionośnych.
10
Content available Contribution of TiN/Ti/a-C:H multilayers architecture to biological and mechanical properties
Major L., Lackner J. M., Kot M., Janusz M., Major B.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2014
|
Vol. 62, nr 3
565--570
EN
Complex microstructure analysis of TiN/Ti/a-C:H multilayer coatings, subjected to mechanical and biological tests, were performed by means of transmission electron microscopy (TEM) and confocal scanning laser microscopy (CSLM), respectively. Influence of interface numbers and phase ratios on coating properties was studied. Thin films were fabricated by a hybrid PLD technique (PLD supported by magnetron sputtering). The a-C:H phase was characterized by an amorphous structure, while TiN was built of columnar crystallites. Multilayer coatings contained sequentially deposited TiN and a-C:H layers with thin metallic Ti inter- layers deposited at each interface. Mechanisms of mechanical wear of analyzed systems were presented focusing on the cracking propagation revealed in the scratch test. Biological tests were done basing on smooth muscle cells adhesion to coating surfaces. An increase of TiN phase in the coating led to improvement of mechanical properties, while the carbon phase improved the biological behavior. Coatings comprising a higher rate of the carbon (a-C:H) revealed brittleness and were prone to delaminating. Optimal properties from the mechanical and biological point of view were stated for 8xTiN/Ti/a-C:H coating with 1:1 phase ratio (TiN to a-C:H).
11
Content available remote Graphene based porous coatings with antibacterial and antithrombogenous function - Materials and design
Major R., Sanak M., Mzyk A., Lipinska L., Kot M., Lacki P., Bruckert F., Major B.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2014
|
Vol. 14, no. 4
540--549
EN
The studies considered graphene-based biomaterials dedicated for cardiovascular therapy. Reduced graphene oxide flakes were introduced into the porous structure of the polyelectrolyte based coatings. TEM analysis showed the presence of graphene flakes arranged parallel to the substrate surface, firmly connected to the porous coating. Biomaterials were subjected to a comprehensive diagnosis of the biological and material properties. The material behavior was simulated using finite element method. The coatings were deposited using layer by layer method. Mechanical analysis was done using Berkovich indenter geometry. They confirmed theoretical FEA based calculations, it was observed the coating stiffness incensement under the influence of introduced particles of graphene. The endanger of the bacteriology film formation was verified based on the E-coli and Staphylo coccus bacteria. Blood–material interaction was examined in the dynamic flow conditions. Bacteriological analysis showed reduced presence of bacteria after contact with the surface with introduced graphene flakes. Dynamic analyzes on blood showed high activation of the coagulation, strong platelets consumption and a strong immune response. It is caused by sharp edge of the single plane of the graphene flake.
12
Content available remote Chemical control of polyelectrolyte film properties for an effective cardiovascular implants endothelialization
Mzyk A., Major R., Kot M., Gostek J., Wilczek P., Major B.
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2014
|
Vol. 14, no. 2
262--268
EN
The aim of this study was to improve properties of blood contacting materials such as polyurethane, in a form of intelligent, self-organizing and self-controlling coatings, which allow the selective mobilization and colonization of the endothelial cells on their surface. The prepared multilayer polyelectrolyte scaffolds were cross-linked chemically by EDC/NHS reagents in order to control their physicochemical properties and thus improving potential to endothelialization. Four types of coatings, i.e. non-cross-linked, cross-linked by 260 mM, 400 mM and 800 mM EDC reagent, were investigated. Their comparison was performed based on the results of the surface topography measurements using Atomic Force Microscopy (AFM), cellular morphology and proliferation analysis using Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) and the mechanical properties examinations. The optimal multilayer rigidity and surface roughness parameters were found for an effective control of the endothelial cells growth. Surface topography analysis indicated an increase in the coating’s roughness due to application of higher EDC cross-linker concentrations. Mechanical studies revealed that cross-linking caused a significant increase in the hardness and elastic modulus. The results from the cellular experiments allowed the conformation that 400 mM cross-linked PLL/HA films possess desired properties.
13
Content available Nanoskalowa funkcjonalizacja powierzchni biomateriałów do kontaktu z krwią
Major B
LAB Laboratoria, Aparatura, Badania
|
2013
|
R. 18, nr 4
14--24
14
Tailoring of multilayer structure to tribological conditions
Major Ł., Lackner J. M., Major B.
Inżynieria Materiałowa
|
2013
|
Vol. 34, nr 6
741--744
EN
The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings was investigated. Coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Tailoring of layer thickness and modulation was performed to tribological conditions. Switching from mono- to multilayered coatings allows changing the mechanism of wear from throughcoating cracking to more gradual layer-by-layer coating removal. Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behaviour in service systems subjected to wearing.
PL
Analizowano mechanizm tribologicznego zużycia wielowarstwowych powłok na bazie tytanu i węgla typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H). Powłoki osadzono na stali austenitycznej 316L z wykorzystaniem metody hybrydowej PLD (osadzanie laserem impulsowym + osadzanie magnetronowe). Do osadzania wykorzystano tarcze z tytanu wysokiej czystości (99,9%) oraz tarcze węglowe (grafit). Mikrostrukturę analizowano na cienkich foliach uzyskanych za pomocą systemu FEI Dual BeamTM FIB z techniką Omniprobe lift-out, Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono, wykorzystując transmisyjny mikroskop elektronowy TECNAI F20 SuperTWIN (200kV). Mechanizm zużycia powłok wielowarstwowych był realizowany przez kruche pękanie warstw ceramicznych i plastyczne odkształcenie metalicznych. Dostosowanie grubości warstw i ich modulacji prowadzono w aspekcie zużycia tribologicznego. Przejście z powłok mono- do wielowarstwowych prowadziło do zmiany mechanizmu zużycia z realizowanego na drodze pękania przez powłokę do stopniowego usuwania warstw jedna po drugiej. Zaprojektowanie i wykonanie wielowarstwowych powłok typu Ti/TiN oraz (TiN/Ti/a-C:H) doprowadziło do poprawy właściwości sytemu poddanego zużyciu tribologicznemu.
15
Content available remote Multiscaled analysis of wear mechanism of titanium and carbon basis multilayer coatings
Major L., Lackner J.M., Major B.
Archives of Materials Science and Engineering
|
2013
|
Vol. 63, nr 2
53--57
EN
Purpose: The wear mechanisms of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were investigated. Coatings were deposited using the hybrid Pulsed Laser Deposition technique (PLD) on austenitic stainless steel. The microstructure investigations were performed with the TECNAI G2 SuperTWIN FEG (200kV) transmission electron microscope. Ceramic TiN and a-C:H layers showed brittle cracking, while very thin metallic Ti layers were deformed plastically. The presence of metallic phase led to the cracking resistance and increased an energetic cost of propagating cracks. Design/methodology/approach: Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings were deposited on austenitic stainless steel (316L) using the hybrid PLD (Pulsed Laser Deposition + magnetron sputtering) equipped with high purity titanium target (99.9% at. Ti) and carbon target. Microstructure was analyzed on thin foils prepared using the FEI Dual BeamTM FIB system equipped with an Omniprobe lift-out technique. Foils were cut perpendicularly both to coating surface and wear path. The microstructure observations were performed using TECNAI F20 SuperTWIN (200kV) transmission electron microscope. Findings: The wear mechanism of the multilayer coating was realized through brittle cracking of ceramic layers and plastic deformation of metallic ones. Research limitations/implications: Optimization of layer thickness and modulation; application of advanced deposition and diagnostic methods. Practical implications: Switching from mono- to multi-layered coatings allows changing the mechanism of wear from through-coating cracking leading to catastrophic delamination to more gradual layer-by-layer coating removal. The farther wear decrease should be sought at lower multilayer period. Originality/value: Design and fabrication of Ti/TiN and (TiN/Ti/a-C:H) multilayer coatings revealing an improved behavior in service systems subjected to wearing. Multiscale microstructure diagnostics of multilayer coatings.
16
Multiscaled analysis of wear mechanism of titanium and carbon basis multilayer coatings
Major Ł., Lackner J. M., Major B.
Inżynieria Materiałowa
|
2012
|
Vol. 33, nr 6
553--555
EN
The effect of damage on microstructure of multilayer coatings (TiN/Ti/a- C:H) has been analyzed. They were deposited through Pulsed Laser Deposition technique (PLD). The coatings microstructure was characterized using Tecnai F20 (200 kV) FEG. The chemical and phase composition were described by EDS and electron diffraction patterns, respectively. Coatings damage resistance was tested by pushing diamond ball with 1 N of the applied load (static test). Thin foils were prepared directly from the wear track by focused ion beam method (FIB) using Quanta 200 3D DualBeam. The multilayer coatings were characterized by strongly dislocated microstructure in TiN layers (like in single layered TiN), while a-C:H were amorphous. After mechanical test the multilayer TiN/Ti/a-C:H coating was strongly deformed. Ceramic TiN and a-C:H layers showed brittle cracking, while very thin metallic Ti layers (presented at each interface) were deformed plastically. Deformation lines were propagating in 45° to crystalline growth direction. The wear of crystalline TiN layers caused cracks along {111} planes. The presence of metallic phase led to the cracking resistance and increased an energetic cost of propagating cracks.
PL
Przeprowadzono wieloskalową analizę mikrostruktury z wykorzystaniem SEM i TEM w zakresie wpływu zużycia na efekty zniszczenia wielowarstwowych powłok typu TiN/Ti/a-C:H. Powłoki wytworzono za pomocą metody osadzania laserem impulsowym (PLD – Pulsed Laser Deposition). Mikrostrukturę charakteryzowano w zróżnicowanej skali z zastosowaniem mikroskopu elektronowego skaningowego SEM oraz transmisyjnego Tecnai F20 (200 kV) FEG. Analizę składu chemicznego i fazowego wykonano, stosując odpowiednio metodę EDS oraz obrazy dyfrakcji elektronowych. Odporność powłok na zniszczenie testowano przez wciskanie kulki diamentowej pod obciążeniem 1 N (próba statyczna). Cienkie folie do badań TEM uzyskiwano bezpośrednio ze ścieżki zużycia z wykorzystaniem metody FIB (Focused Ion Beam), stosując aparaturę Quanta 200 3D DualBeam. Wielowarstwowe powłoki charakteryzowały się strukturą z licznymi dyslokacjami w warstwach TiN, podobną jak pojedyncze warstwy TiN, natomiast powłoki na bazie węgla a-C:H były amorficzne. Po próbach mechanicznych wielowarstwowe powłoki TiN/Ti/a-C:H były silnie odkształcone. Ceramiczne warstwy na bazie TiN oraz a-C:H ujawniały kruche pęknięcia, a w cienkich metalicznych warstwach Ti występujących jako granica fazowa stwierdzono odkształcenia plastyczne. Linie odkształcenia propagowały pod kątem 45° do kierunku wzrostu warstw. Proces zużycia warstw krystalicznych powodował pęknięcia wzdłuż płaszczyzn typu {111}. Obecność w powłoce warstwy z fazą metaliczną prowadziła do wzrostu odporności na pękanie oraz podnosiła barierę energetyczną propagacji pękania.
17
Content available Migration channels produced by laser ablation for substrate endothelialization
Major R., Maksymow K., Marczak J., Lackner J., Kot M., Major B.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2012
|
Vol. 60, nr 2
337-342
EN
Seeding of cells on functional, biocompatible scaffolds is a crucial step in achievement the desired engineered tissue. In the present study, a pulsed laser modification onto inorganic substrate was made to promote endothelium cells migration and spread. Presented scaffolds were fabricated on carbon and titanium based coatings. Fabricated films provided very good mechanical properties together with a chemical stability preservation. The substrate modification consisted of grid-like template fabrication of micrometer size meshes. The microstructure analysis of laser traces revealed the grain size increase in the zone of laser beam interaction, which exerts an influence on a surface topography. Endothelium cells locomotion was observed within 10 day time period. As a result it was shown that the modified area enhanced cells adhesion with a preferred static behavior. The performed research work improved our understanding on the pulsed laser ablation process and template size influence on cells spatial arrangement. It constituted an important step towards fabrication of inorganic, biocompatible scaffolds for successful substrate endothelialization.
18
Content available Laser modification of the materials surface layer - a review paper
Kusiński J., Kac S., Kopia A., Radziszewska A., Rozmus-Górnikowska M., Major B., Major L., Marczak J., Lisiecki A.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2012
|
Vol. 60, nr 4
711-728
EN
The state of laser processing in surface materials modification in Poland is reported, based on own experience, coworkers and coauthors results, as well the literature review. The curriculum concerning historical development of lasers and laser technology in Poland, laser-matter interaction, as well basis of different laser techniques applied in materials surface engineering (solid state hardening, melting, alloying, cladding, ablation, shot peening, cleaning and texturing) are reviewed, and compared with results of coauthors, as well with a wide range of Polish authors papers. Finally, it is concluded that overall state of research on laser application in surface engineering in Poland is well developed and still growing industrial application is observed.
19
Content available Mikrostrukturalna analiza mechanizmów zużycia powłok mono- i wielowarstwowych bazujących na składzie TiN i a-C:H
Major Ł., Kot M., Major B.
Problemy Eksploatacji
|
2011
|
nr 4
19-26
PL
Przedmiotem pracy była analiza mechanizmów zużycia monowarstwowych powłok azotku tytanu (TiN) i amorficznego węgla (a-C-H) i wielowarstwowych powłok bazujących na składzie TiN/a-C-H. Powłoki wytworzone zostały za pomocą techniki ablacji laserowej (PLD- Pulsem Laser Deposition). Materiały zostały poddane dwóm rodzajom testów na zużycie: standardowy test kula-tarcza (na urządzeniu T01) i test statyczny na wciskanie kulistego penetratora z siłą 1N (na urządzeniu micro-combi tester CSM), który symulował ich rzeczywiste warunki pracy w zastosowaniu na elementy pomp wspomagania serca. Diagnostyka mikrostrukturalna powłok przed, jak i po procesie zużycia wykonana została z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) na mikroskopie TECNAI G2 F20 (200 kV FEG). Analiza fazowa i skład chemiczny przeprowadzone zostały za pomocą technik, odpowiednio dyfrakcji elektronowej i spektralnej analizy rentgenowskiej (EDS - Energy Dispersive Spectroscopy). Oddziaływanie siły zewnętrznej podczas procesu zużycia na monowarstwową powłokę TiN spowodowało powstanie pęknięć propagujących się wzdłuż płaszczyzn najgęstszego ułożenia atomów dla struktury regularnej ściennie centrowanej, czyli wzdłuż {111}. Powłoki amorficznego węgla charakteryzowały się wyjątkowo niskim współczynnikiem tarcia (najniższym spośród analizowanych powłok). Zużycie powłok wielowarstwowych różni się od monowarstwowych. Monowarstwy zużywają się gwałtownie. Ideą zastosowania wielowarstw TiN/a-C-H była w większym stopniu możliwość kontrolowania procesów zużycia. Tego typu powłoki zużywają się warstwa po warstwie [1].
EN
Single layered TiN coating was characterized by a columnar structure with a large number of dislocations. a-C: H coating was completely amorphous. Multi-layer TiN/a-C:H coating was built of TiN and a-C:H layers placed in a sequence way. Wear test (ball-on-disc) showed that the multilayer coating was characterized by a low friction coefficient, similar to single-layered a-C:H coating. Cracks in the single TiN coating and in individual TiN layers in the multilayer coating propagated on {111}planes. Thin metal layers in a multilayer coating plastically deformed. Deformation realized at an angle of 45° to the crystallites growth direction. The presence of the metallic phase in the coating increased the energetic cost of propagating crack and the increase of brittle fracture resistance in comparison to single layered TiN coating.
20
Wybrane właściwości powłok Cu-Al2O3 do zastosowań w układach wydechowych i napędowych
Pawlak S., Bonarski J., Rakowska A., Morgiel J., Major Ł., Major B.
Inżynieria Materiałowa
|
2011
|
Vol. 32, nr 4
662-664
PL
Przedmiotem pracy jest analiza morfologii i charakterystyka naprężeniowo- -teksturalna mikrostruktury powłok kompozytów metalowo-ceramicznych Cu-Al2O3 ze zróżnicowaną zawartością fazy ceramicznej. Identyfikacji tych charakterystyk dokonano technikami dyfrakcji rentgenowskiej oraz mikroskopii elektronowej, a dodatkowo jednorodność mikrostruktury analizowano techniką mikroskopii akustycznej. Badano dwa kompozyty Cu-Al2O3 różniące się udziałem fazy ceramicznej (2% i 10%) w postaci powłok osadzonych na podłożu Cu metodą natryskową w środowisku o temperaturze pokojowej oraz podwyższonej. Potencjalnym zastosowaniem badanych powłok kompozytowych są elementy konstrukcyjne układu wydechowego i napędowego silników lotniczych i samochodowych. Uzyskane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że wariant 10% dodatku Al2O3 i podwyższona temperatura osadzania zapewniają uzyskanie najlepszych właściwości użytkowych (w aspekcie potencjalnych zastosowań) spośród badanych kombinacji składu fazowego kompozytu i technologii wytwarzania powłok.
EN
The presented work is focused on morphology analysis and stress-texture characteristics of metal-matrix composites Cu-Al2O3 coatings with diverse volume fraction of the ceramic phase. Identification of the microstructure characteristics was carried out by means of X-ray diffraction and electron microscopy techniques. Additionally, the acoustic microscopy was used to evaluation of microstructure inhomogeneity. Two metal-matrix composites coatings Cu-Al2O3 with 2 and 10 vol. % of the ceramic phase deposited on Cu-substrate by a cold and hot sputtering technology were examined. Potential applications of the investigated coatings are structural elements of exhaust and propulsion systems in automotive and the aerospace sectors. Obtained results allow to state that the 10% of Al2O3 and elevated temperature of the deposition process assure the best properties combination (in the potential application aspect) among the examined variants of the phase composition and technological parameters of the MMC coatings.
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.