Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Powierzchniowe stopowanie mikroplazmowe jako nowe podejście w zakresie modyfikacji biomateriałów tytanowych

Miklaszewski A., Kaczmarek M., Jurczyk M. U.

Przegląd Spawalnictwa

|

2017

|

R. 89, nr 10

32--38

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu metodą stopowania mikroplazmowego z użyciem nanoprekursorów proszkowych otrzymanych metodą mechanicznej syntezy o kompozycji wejściowej Ti+2% oraz 10% wagowego dodatku boru. Zastosowanie prekursora nanokrystalicznego w istotny sposób wpływa na właściwości wyjściowe otrzymywanych warstw [1]. Prekursor nanokrystaliczny uzyskany w wyniku zastosowania procesu mechanicznej syntezy charakteryzuje się wysokim stopniem rozdrobnienia struktury oraz częściową amorfizacją. Zastosowanie nanoprekursora proszkowego w procesie modyfikacji warstwy wierzchniej z użyciem metody stopowania mikroplazmowego pozwala na uzyskanie struktury kompozytowej warstwy składającej się z faz: osnowy Ti (α) oraz wydzieleń TiB o wysokiej dyspersji, potwierdzonych badaniami strukturalnymi XRD [2]. Uzyskana przy doborze właściwych parametrów warstwa powierzchniowa, pozbawiona wad w postaci braku przetopu czy pęcherzy z jednoczesnym maksymalnym możliwym zakresem twardości charakteryzuje oczekiwany układ. Znaczący wzrost twardości uzyskany w warstwie powierzchniowej w stosunku do podłoża oraz poprawa odporności korozyjnej badanej w roztworze 0,9% NaCl w próbie potencjodynamicznej, wskazuje na korzystną mikrostrukturę układu dwufazowego z wysokim stopniem rozdrobnienia. Przeprowadzone badania in vitro cytokompatybilności z użyciem linii ludzkich komórek broblastów oraz osteoblastów na powierzchniach modyfikowanych w odniesieniu do próbki bazowej tytanu mikrokrystalicznego [3] potwierdza, iż wytworzone układy mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w zakresie modyfikacji implantów stomatologicznych czy też innych aplikacjach medycznych. Z przeprowadzonych analiz wynika, iż stopowanie mikroplazmowe jest efektywną metodą wytwarzania warstw kompozytowych typu Ti+TiB o możliwym szerszym aspekcie aplikacyjnym.

EN

The paper presents the results of modifcation of titanium surface by microplasma alloying using nano-powder precursors obtained by mechanical synthesis with Ti+2% input composition and 10% by weight boron addition. The use of nanocrystalline precursor significantly affects the initial properties of the obtained layers [1]. The nanocrystalline precursor obtained by the mechanical synthesis process is characterized by a high degree of fragmentation of the structure and partial amorphization. The use of nanoprecursor powder for the modification of the surface layer using microplasma alloying method allows to obtain a composite structure consisting of phases: the matrix Ti (α) and high dispersion TiB precursors, confirmed by XRD structural studies [2]. The surface layer obtained by selecting the appropriate parameters, free of defects such as lack of joint penetration or blisters, with the maximum possible hardness range characterizes the expected system. Significant increase of hardness obtained in the surface layer relative to the substrate and improvement of the corrosion resistance tested in the solution of 0.9% NaCI in the potentiodynamic test indicates a favorable microstructure of the diphasic system with a high degree of fragmentation. The in vitro cytocompatible tests using human fibroblast cell lines and osteoblasts on modified surfaces with respect to the microcrystalline titanium base sample [3] confirm that the manufactured systems may find potential applications for the modification of dental implants or other medical applications. It has been observed that microplasma alloying is an effective method of producing Ti+TiB composite layers with a broader application aspect.

2

The Influence of Mo Content on Phase Transformation in Ti-Mo Alloys

Sochacka P., Miklaszewski A., Jurczyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2051--2056

EN

Titanium β-type alloys are a class of interesting biomaterials that can exhibit a unique combination of mechanical as well as physicochemical and biological properties. The aim of this study is to develop a titanium-molybdenum alloys (Ti-x at % Mo, x = 15 and 23). These materials were prepared by the combination of mechanical alloying and powder metallurgical process. The details of the processing method were presented. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron micros-copy, chemical composition determination as well as density and Vickers microhardness measurements. The corrosion behaviour in Ringer solution was investigated, too. The crystallization of the obtained material upon annealing led to the formation of a near single β type alloys. The molybdenum content in titanium and heat treatment parameters of a nearly amorphous phase allow to synthesize Ti(β)-type alloys. The present study has demonstrated that Ti23Mo alloy can be the next generation of biomaterial for bone tissue engineering.

3

Otrzymywanie i właściwości litych stopów na bazie magnezu o ultra drobnoziarnistej mikrostrukturze

Kowalski K., Miklaszewski A., Jurczyk M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 3

195--210

PL

Magnez i jego stopy są przedmiotem intensywnych badań z uwagi na ich ważne potencjalne zastosowanie w aplikacjach medycznych w tym jako materiały na implanty. W pracy omówiono wpływ składu chemicznego i procesu technologicznego na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i odporność korozyjną ultra drobnoziarnistych stopów Mg1Zn1Mn0.3Zr oraz Mg4Y5.5Dy0.5Zr. Materiały do badań otrzymano metodami mechanicznej syntezy i metalurgii proszków. Dodatek hydroksyapatytu oraz bioszkła, typ 45S5, do materiałów na bazie magnezu zmniejsza wielkość ziaren otrzymanych litych kompozytów. Analizę fazową i mikrostrukturę analizowano przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowego mikroskopu elektronowego, a właściwości mechaniczne i odporność korozyjną zbadano, stosując mikrotwardościomierz, nanoindenter oraz potencjostat. Właściwości kompozytu są zależne od udziału procentowego bioceramiki w matrycy Mg, gęstości otrzymanych kompozytów, jak również od składu chemicznego i ostatecznej mikrostruktury. Poprawę właściwości powierzchniowych kompozytów na bazie Mg1Zn1Mn0.3Zr uzyskano dzięki osadzaniu elektrolitycznemu fosforanów wapnia roztworu symulującego płyny ustrojowe. Badania elektrochemiczne w roztworze Ringera wykazały, iż odporność korozyjna modyfikowanych próbek była wyższa w porównaniu do próbek niemodyfikowanych. Zbadano mikrostrukturę, wyznaczono skład chemiczny warstw osadzanych elektrolityczne oraz przedyskutowano wpływ otrzymanych warstw na właściwości korozyjne. Ultra drobnoziarniste materiały na bazie magnezu dzięki gęstszej warstwie powierzchniowej (Ca10(PO4)6O and (Mg(OH)2), w porównaniu do niemodyfikowanych próbek posiadają unikalne właściwości powierzchniowe i dlatego mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w biomateriałach następnej generacji.

EN

Magnesium and its alloys have been intensively investigated as potential bone implant materials.This paper discusses the influence of chemical composition on the microstructure, mechanical and corrosion properties of ultrafine grained Mg1Zn1Mn0.3Zr and Mg4Y5.5Dy0.5Zr alloys synthesized by the application of mechanical alloying and powder metallurgy. The hydroxyapatite or 45S5 Bioglass addition to Mg-based alloys decreases of grain sizes of the bulk material. The phase and microstructure analysis was carried out using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and the properties were measured using hardness, nanoindentation and corrosion testing equipment. The properties of composites depend upon crystal structure, density, volume fraction, and the interface among the constituents, as well as upon the chemical composition and their final microstructure. The Mg1Zn1Mn0.3Zr composite surface improvement was achieved by electrolytic depositionof calcium phosphates from simulated body fluid electrolyte. The electrochemical test showed that the corrosion resistance of treated specimens was higher compared with the untreated samples in Ringer solution. The microstructure, composition andelectrolytic deposition of calcium phosphate coatings were characterized, and the corrosion properties of selected samples were also investigated. Ultrafine grained Mg-based biomaterials due to denser (Ca10(PO4)6O and (Mg(OH)2) surface layers, compared with untreated samples, possess unique surface properties and consequently are considered to be the future generation of biomaterials.

4

Corrosion Resistance of Titanium Based Composites Reinforced with in situ TiB Precipitation Phase

Miklaszewski A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1767--1770

EN

The paper presents the results of corrosion resistance tests carried out on titanium based composites reinforced with different TiB precipitation phase amount, dependent from boron addition in starting powder blends. Precursor powder preparation and processing parameters of conventional powder metallurgical approach influence density and obtained porosity of bulk compacts. The potentiodynamic tests performed in 0.1 M NaCl solution by the technique of linear voltammetry shows visible difference between compared composite structures. Studies have confirmed that the reinforcement phase amount and its morphology influence obtained microstructure and have important effect on the composite corrosion resistance.

5

Effect of laser modification on structure and selected properties of tool steel

Bartkowska A., Przestacki D., Miklaszewski A., Popławski M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 60, nr 2

12--16

EN

The paper presents test results of boronized VANADIS 6 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness and cohesion of surface layer was investigated. Diffusion boronizing treatment was used in the powder method at the temperature of 900ºC for 5 h .The laser heat treatment was carried out with technological CO2 laser. Laser modification of the boronized layer was carried out with laser power of P = 1.04 kW and at laser beam scanning velocity v: 2.88 mּ min-1, 4.48 m min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronizing the microstructure of surface layer had a needle-like iron boride structure. After laser heat treatment, which consisted of remelting a boronized layer, a new layer was obtained which included: remelted zone, heat affected zone and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronized layer was about 1600 - 1400 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the newly created layer was characterized by better properties in comparison to boronized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań borowanej stali VANADIS 6 po modyfikacji laserowej. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość i kohezję wytworzonej warstwy. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą proszkową w temperaturze 900ºC przez 5 h. Laserowa obróbka cieplna była wykonana przy użyciu lasera CO2. Laserową modyfikację warstwy borowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 2,88 m min-1, 4,48 m min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po borowaniu struktura warstwy wierzchniej miała iglastą strukturę borków żelaza. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającą się z: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1600-1400 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej.

6

Plasma surface alloying and post depositional electrochemical treatment of titanium as a new concept of biomaterial properties modiﬁcation

Miklaszewski A., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

180--184

EN

This work presents a new concept of titanium surface properties modiﬁcation by duplex treatment: plasma surface alloying (PSA) and post depositional electrochemical treatment (ET). Signiﬁcant improvement in hardness from 180 HV for original titanium substrate to 900 HV for surface layer obtained by plasma alloying with smooth reduction proﬁle in the cross section was observed. Proposed post depositional electrochemical treatment in phosphoric acid electrolyte resulted in developed surface formation. Corrosion resistance tests of plasma alloyed and post electrochemically treated surface was presented. Surface roughness of obtained specimens was measured. In vitro cytocompatibility test was evaluated on obtained surface layers and compared with a conventional microcrystalline titanium. Normal human osteoblast (NHOst) cells from Lonza (CC-2538) were cultured on the disks of the materials and cell growth was examined. The results suggest that unique microstructure obtained after plasma alloying and post depositional anodic treatment consist of TiB phase dispersed in α-Ti matrix displays good cytocompatibility, compared to that of microcrystalline titanium. Cultures of human osteoblast-like cells revealed no signiﬁcant difference in initial cell attachment among the various surfaces roughness however, cell spread was greater on rough surfaces than on smoother ones. It can be concluded that proposed concept of duplex treatment provide enhancement of surface properties of biomaterials by chemical composition change, obtained microstructure and roughness increase.

PL

Praca prezentuje nową koncepcję modyfikacji właściwości warstwy wierzchniej tytanu przez zastosowanie dwustopniowego procesu stopowania plazmowego oraz obróbki elektrochemicznej. Zaobserwowano znaczący wzrost twardości 900 HV analizowanej warstwy powierzchniowej wraz z łagodną redukcją do podłoża 160 HV. Zaproponowany proces obróbki elektrochemicznej uzyskanych warstw powierzchniowych w środowisku kwasu fosforowego prowadził do rozwinięcia powierzchni właściwej. Zaprezentowano wyniki badania odporności korozyjnej warstw powierzchniowych stopowanych plazmowo oraz następnie modyﬁkowanych elektrochemicznie. Określono podstawowe parametry chropowatości proﬁli powierzchni modyﬁkowanych. Dokonano oceny cytokompatybilności in vitro, porównując uzyskane kultury z warstw powierzchniowych z mikrokrystalicznym tytanem. Obserwacji poddano 1 dniowy wzrost hodowli ludzkich komórek osteoblastów (NHOst) ﬁrmy Lonza (CC-2538) dla analizowanych powierzchni. Uzyskane wyniki badań modyﬁkowanych warstw powierzchniowych metodą stopowania plazmowego, a następnie obróbki elektrochemicznej wykazują w porównaniu z mikrokrystalicznym tytanem dobrą cytokompatybilność. Obserwowane kultury ludzkich komórek osteoblastów nie wykazują znaczących różnic w początkowej fazie tworzenia więzi z podłożem, pomimo występujących różnic w chropowatości powierzchni. Zauważono jednak, że rozprzestrzenianie się powierzchniowe komórek było większe na powierzchniach o większych parametrach chropowatości. Można wnioskować, że zaproponowane podejście dwustopniowe zapewnia poprawę właściwości powierzchni biomateriałów przez zmianę składu chemicznego, uzyskaną mikrostrukturę oraz wzrost chropowatości powierzchni.

7

Modyfikacja tytanu mikro- i nanoprekursorami proszkowymi metodą stopowania mikroplazmowego powierzchni

Miklaszewski A., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

358--361

PL

W pracy przedstawiono wyniki modyfikacji tytanu mikrokrystalicznego metodą stopowania mikroplazmowego powierzchni za pomocą materiałów wyjściowych Ti + 10% mas. B o różnej wielkości ziarna analizowanej w badaniach strukturalnych XRD. Zastosowanie prekursorów mikro- oraz nanokrystalicznych w istotny sposób wpływa na właściwości wyjściowe otrzymywanych warstw. Celem wytworzenia prekursorów proszkowych o nanometrycznej wielkości ziarna użyto procesu mechanicznej syntezy (MA), poddając skład wyjściowy mieszaniny 48 h syntezie. Uzyskaną w wyniku przetopienia strukturę kompozytową warstwy powierzchniowej, składającą się z osnowy Ti(α) oraz wydzieleń fazy TiB (potwierdzoną badaniami strukturalnymi XRD) analizowano pod kątem różnic mikrostrukturalnych dla zastosowanych materiałów wejściowych o różnej wielkości ziarna. Stopowanie mikroplazmowe za pomocą nanoprekursora pozwoliło na uzyskanie unikatowej mikrostruktury oraz znaczącego zwiększenia mikrotwardości otrzymanej warstwy powierzchniowej 900 HV, w porównaniu z podłożem 160 HV. Wykonano testy odporności korozyjnej w roztworze Ringera w temperaturze 37°C, powierzchni po stopowaniu mikroplazmowym mikro- oraz nanoprekursorami. W przypadku zastosowania mikroprekursorów otrzymywane warstwy powierzchniowe charakteryzują się zwiększoną tendencją do występowania niekorzystnego zjawiska porowatości oraz dużo mniejszą twardością.

EN

The work presents the results of microcrystalline titanium surface modification by microplasma surface alloying with a different size of starting material precursor mixtures of Ti + 10 wt % of B analysed by XRD. Micro- and nanoprecursor influenced the obtained surface layers properties. The nanoprecursor was synthetized by mechanical alloying process (48 h). Obtained after plasma alloying composite surface layer composed from Ti( α) matrix and TiB precipitation. Microstructural differences due to applied different size of starting precursor materials were observed. Microplasma surface alloying with a nanoprecursor allowed to obtain unique microstructure with the significant microhardness improvement up to 900 HV with a comparison to 160 HV for microcrystalline titanium substrate. Surface corrosion resistance potentiodynamic test in Ringer solution at 37°C were performed on surface layers obtained by micro- or nanoprecursor application. Microprecursor increase tendency for porosity occurrence and result in much lower hardness.

8

Analiza strukturalna i fazowa warstw borowanych modyfikowanych niklem i chromem

Bartkowska A., Pertek A., Miklaszewski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

448--451

PL

W pracy przedstawiono wpływ modyfikacji niklem i chromem na strukturę warstwy borowanej wytworzonej na stali C45. Warstwy modyfikowane wytworzono metodą galwaniczno-dyfuzyjną. Powłokę niklu lub chromu otrzymano metodą elektrochemiczną. Następnie przeprowadzono proces borowania dyfuzyjnego w temperaturze 950°C oraz 1050°C przez 4 h. Warstwa borowana po modyfikacji miała budowę dwustrefową (rys. 1÷4, 6, 8). Składała się z ciągłej strefy przypowierzchniowej i iglastych borków żelaza. Przeprowadzono rentgenowską analizę fazową. Stwierdzono obecność borków żelaza i borków niklu w warstwach modyfikowanych niklem (rys. 5) oraz borków żelaza i borków chromu w warstwach modyfikowanych chromem (rys. 9). Otrzymane fazy były zgodne z wykresami równowagi Fe-B, Ni-B oraz Cr-B. Mikroanaliza EDS wykazała obecność pierwiastka modyfikującego w ciągłej strefie przypowierzchniowej (rys. 3, 7).

EN

The paper presents the influence of modification of nickel and chromium on the structure of borided layer produced on C45 steel. Modified layers were produced by galvanic-diffusion method. Nickel or chromium coating was obtained by electroplating method. Afterwards, the diffusion boriding pro- cess was carried out at temperature 950°C and 1050°C for 4 h. The borided layer after modification had dual-zone structure (Fig. 1÷4, 6, 8). It consisted of a continuous surface zone and coniferous iron borides. The X-ray phase analysis was carried out. It was found presence of iron and nickel borides phases in layers modified with nickel (Fig. 5) and iron and chromium borides phases in layers modified with chromium (Fig. 9). The obtained phases were consistent with the equilibrium diagrams Fe-B, Ni-B and Cr-B. EDS microanalysis showed the presence of the modifying element in continuous surface zone (Fig. 3, 7).

9

Modyfikacja warstwy wierzchniej biomateriałów na przykładzie tytanu metodą stopowania plazmowego

Miklaszewski A., Jurczyk M., Jurczyk M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2011

|

R. 83, nr 12

65-69

PL

W artykule przedstawiono wyniki modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu metodą stopowania plazmowego powierzchni, a następnie jej trawienia elektrochemicznego. Zastosowanie prekursora nanokrystalicznego w istotny sposób wpływa na właściwości wyjściowe otrzymywanych warstw. Zastosowanie procesu mechanicznej syntezy prowadzi do zmniejszenia wielkości ziarna prekursora z jego częściową amorfizacją. Zmodyfikowaną przez proces stopowania plazmowego mikrostrukturę obserwowano przy użyciu mikroskopii optycznej. Dla zastosowanego nanoprekursora proszkowego otrzymano strukturę kompozytową warstwy składającą się z matrycy Ti (�alfa) oraz wydzieleń fazy TiB potwierdzoną badaniami strukturalnymi XRD. Uzyskano znaczący wzrost mikrotwardości otrzymanej warstwy 900 HV w porównaniu z podłożem 160 HV. Zaprezentowano wyniki badań biokompatybilności otrzymanej warstwy na hodowli komorkowej ludzkich osteoblastów w zestawieniu z mikrokrystalicznym tytanem. Wykonano testy odporności korozyjnej w roztworze Ringera w temperaturze 37°C, powierzchni po modyfikacji. Z analiz wynika, iż stopowanie plazmowe jest efektywną metodą wytwarzania warstw kompozytowych typu Ti+TiB.

EN

The paper presents the results of surface modification of pure titanium by boride microplasma alloying approach and following process of electrochemical treatment of obtained layer. Application of nanocrystaline precursor affects significant on properties of obtained layers. Applied mechanical alloying process of precursor powders leads to its partially amorphization and grain size decrease. Additionally, the modified microstructure was observed by optical microscopy. For used nano precursor, composite microstructure consisted from Ti (alfa) matrix and TiB precipitation confirmed by XRD analysis, were observed. The Vickers microhardness was significantly improve from 160 HV for original substrate to even 900 HV in obtained composite layer structure. In vitro biocompatibility test on human osteoblast cell culturefor obtained layer in comparison with pure microcrystalline titanium results were present. The surface corrosion resistance test in Ringer solution at 37°C, were performed on obtained layer. Results shows that boride microplasma alloying is an effective method of composite Ti+TiB layer structure formation.

10

Przyszłość górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego w świetle polityki ekologicznej państwa.

Miklaszewski A.

Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2000

|

Vol. 91, nr 28

277-284

PL

Omówiono główne założenia polityki ekologicznej państwa, szczególnie przyjętą podczas Konferencji Narodów Zjednoczonych w Rio de Janeiro w 1992 r. Zasadę zrównoważonego rozwoju. W świetle tych założeń wynikających z kryteriów przedstawiono role górnictwa odkrywkowego w Polsce ze szczególnym uwzględnieniem energetyki opartej na węglu brunatnym. Ukazano role górnictwa brunatnego obecnie i w przyszłości wobec planowanego wzrostu udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym kraju.

EN

The main assumptions of ecological policy were discussed especially the rule sustainable development, which came into life during the Conference of United Nations in Rio de Janerio in 1992. role of Polish brown coal open pit mining was presented with energy issue in particular. The role of brown coal mining nowadays and in the future was shown against the planed of contribution of renewable sours of energy in the Polish energetic balance.