Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of the Mechanical and Antibacterial Properties of Surface Modified Steel for Medical Applications

Taratuta Anna, Lisoń-Kubica Julia, Kazek-Kęsik Alicja, Antonowicz Magdalena, Basiaga Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 2

85--95

EN

Various types of metal implants, both in Poland and worldwide, are mainly manufactured from stainless steel due to their biocompatibility, strength, and relatively low price. However, any such procedure involves the risk of peri-implant infection, stimulated, among other things, by the formation of a bacterial biofilm on the surface of the implant. In this paper, several methods of modifying the surface of steel for medical applications were proposed, such as mechanical polishing, electropolishing, sandblasting, and the application of a thin surface layer. This was followed by a series of physicochemical and biological tests. The results indicate that the titanium nitride coating improved corrosion resistance and reduced bacterial adhesion on the surface. No significant improvement in abrasion was observed, and the adhesion of the coating closely depended on the method of preparation.

PL

Implanty metalowe, zarówno w Polsce, jak i na świecie, produkowane są głównie ze stali nierdzewnej ze względu na jej biokompatybilność, wytrzymałość i stosunkowo niską cenę. Jednak każdy tego rodzaju zabieg wiąże się z ryzykiem powstania zakażenia okołowszczepowego, stymulowanego m.in. powstawaniem biofilmu bakteryjnego na powierzchni implantu. W pracy zaproponowano kilka metod modyfikacji powierzchni stali do zastosowań medycznych, takich jak polerowanie mechaniczne, elektropolerowanie, piaskowanie oraz nałożenie cienkiej warstwy powierzchniowej. Następnie przeprowadzono szereg badań fizykochemicznych i biologicznych. Wyniki wskazują, że powłoka azotku tytanu poprawiła odporność na korozję oraz ograniczyła adhezję bakterii na powierzchni. Nie zaobserwowano znaczącej poprawy ścieralności, a adhezja powłoki ściśle zależała od metody jej przygotowania.

2

Review of Titanium Related Inclusions in Casting of Steel

Sheikh Ali R.

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 2

127--136

EN

The general area of understanding is inclusions in steel both metallic and nonmetallic in nature. This work has also used the concepts of inclusions in steel in general other than Ti however mainly the research works done on precipitation, solute segregation, grain developments and equilibrium aspects of important inclusions like Ti in steel have been probed. Interaction of inclusions with slag oxides has also been incorporated. Interdependence of elements common in-between many inclusions has been marked. TiN, TixOy and MnS inclusions have been very outstanding in the confines of present research. Ratios and effective concentration have been highlighted in certain cases around the topic. Type of steels, compositions of the constituent elements and temperature correlation has been spotted in certain environments. A suggestive relation with the steel properties has also been inferred. Hardness, corrosion behaviour and strength stand out to be the parameters of vital importance when considering Ti inclusions in the form of either TiN or TixOy. Certain inclusions like MnS seem to nucleate on TiN inclusions and there is a correlation evident certainly in case of complex alloys.

3

Efekt mechanicznej syntezy na mikrostrukturę kompozytów na osnowie miedzi umacnianych cząstkami azotku tytanu. Wytwarzanie i właściwości Cu-5% wag. TiN

Franczak Aleksandra, Karwan-Baczewska Joanna

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

2--7

PL

W artykule przedstawiono sposób wytworzenia kompozytów na osnowie miedzi umacnianych dodatkiem 5% wag. azotku tytanu. W tym celu zastosowano proces mechanicznej syntezy (MA) i iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zaobserwowano, że 10-cio godzinny proces mechanicznej syntezy doprowadził do utworzenia się struktury płatkowej mieszanki kompozytowej Cu-TiN. Cząstki azotku tytanu znajdują się wewnątrz plastycznej osnowy, jednakże ich rozmieszczenie nie jest w pełni równomierne. Artykuł przedstawia mikrostrukturę mieszanki kompozytowej uzyskanej zarówno podczas mechanicznej syntezy jak i po jej zakończeniu, a także mikrostrukturę uzyskanych spieków po procesie iskrowego spiekania plazmowego. Zamieszczono wyniki dotyczące gęstości, twardości i przewodności elektrycznej kompozytów.

EN

In the presented work, Cu matrix composites reinforced with 5% wt. of TiN were prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS) method. During experiments it was observed that 10 hours of MA lead to a flake-like particle morphology. Titanium nitride particles are located inside copper matrix but their distribution is not completely homogeneous. This article shows microstructure of the powders during and after MA as well as SPS method. Density, hardness and electrical conductivity of the composites are also presented.

4

Research into the process of spraying complex titanium and zirconium nitride on structural steel and reaction times relating to the final finish and quality obtained

Gumen Olena, Ujma Adam, Kruzhkova Mariia

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2021

|

Vol. 10 Nr 1

71--76

EN

This article presents a literature review into the current state of the theory and practice of spraying complex titanium and zirconium nitride on steel P6M5, as well as a study of the effect of spraying time on the structural and mechanical characteristics of the applied coating. With the help of microstructural analysis and the measurement of the mechanical properties of the sprayed layers, it was found that the size of the voids and their number per unit surface area decreases with the spraying time. The highest values of hardness and crack resistance of the coating were obtained during the technological process - 15 minutes. It was found that the duration of vacuum-condensation spraying with Ti-Zr-N alloy significantly increases the wear resistance of structural steels, and the best results among the considered parameters showed a sample with a spraying time of 15 min, this figure can be considered optimal.

5

Morfologia powłok TiCN nanoszonych techniką fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD)

Madej M., Ozimina D., Kowalczyk J., Pawelec K.

Obróbka Metalu

|

2017

|

nr 3

18--21

EN

In this paper the results of researches of coatings TiCN morphology were presented. Tested coating were deposited by PVD technique on tool steel HS6-5-2C surface. Coating thickness were measured by means of compact device Calotest CATs and optical microscope. Coating structure and its chemical analysis were made with the aid of electron microscope JSM 7100F with analyzer EDS. Hardness of coating were measured with the aid of hardness tester INNOVATEST. On the base of investigations results it was found that morphology features of tested coating fulfil potential requirements, e.g. on cutting tool edges or on machine elements worked in rugged conditions (great load, high temperature).

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących morfologii powłok węglikoazotku tytanu TiCN uzyskanych w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej PVD na stali narzędziowej HS6-5-2C. Pomiaru grubości powłoki dokonano przy użyciu kompaktowego urządzenia Calotest CATc oraz mikroskopu optycznego. Obserwacje struktury i analizę składu chemicznego wykonano skaningowym mikroskopem elektronowym JSM 7100F wyposażonym w analizator EDS. Twardość zmierzono twardościomierzem INNOVATEST. Na podstawie rezultatów badań stwierdzono, że cechy morfologiczne badanych powłok spełniają potrzeby wynikające z ich potencjalnych zastosowań, a więc na ostrzach narzędzi skrawających i na elementach pracujących w trudnych warunkach (duże obciążenie, wysoka temperatura).

6

Copper matrix composites reinforced with titanium nitride particles synthesized by mechanical alloying and spark plasma sintering

Franczak A., Karwan-Baczewska J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 2

97--105

EN

Copper matrix composites containing ceramic particles such as carbides, borides, or nitrides have attracted much attention over the last few years. The increased interest in such materials has mainly been created by their high electrical and thermal conductivity, good mechanical and tribological properties, and microstructural stability. Among other nitrides, the titanium nitride seems to be considered as an attractive reinforcement due to its high hardness, excellent electrical conductivity, and stability at high temperatures. Moreover, its good corrosion resistance proves the uniqueness of the TiN particles above any other nitrides. In this work, Cu-10 wt.% TiN composite powders were produced by mechanical alloying and sintered by the spark plasma sintering (SPS) technique under different temperatures. The morphology and powder particle size after mechanical synthesis were inspected by a scanning electron microscopy (SEM) for all of the powder samples; chemical composition analyses (EDS) were also performed. The hydrostatic method was used to measure the density of the composite samples to analyze the influence of milling time on the process of consolidation in the composite powders.

PL

Kompozyty na osnowie miedzi zbrojone cząstkami ceramicznymi, m.in. węglikami, borkami i azotkami, w ostatnich latach wzbudziły spore zainteresowanie z uwagi na wysoką przewodność cieplną i elektryczną oraz dobre właściwości mechaniczne i tribologiczne przy równoczesnym zachowaniu stabilnej mikrostruktury. Zastosowanie azotku tytanu jako zbrojenia kompozytu jest korzystne ze względu na: wysoką twardość, doskonałą przewodność elektryczną, odporność na korozję oraz stabilność w wysokich temperaturach. W pracy przedstawiono mieszankę kompozytową Cu-10% wag. TiN, wytworzoną w procesie mechanicznej syntezy, którą następnie poddano spiekaniu za pomocą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Zbadano mikrostrukturę, wielkość cząstek, a także przeprowadzono analizę składu chemicznego (EDS, Energy Dispersive Spectroscopy) za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Metodą hydrostatyczną wykonano pomiar gęstości wytworzonych spieków w celu analizy wpływu czasu mielenia na proces konsolidacji proszku kompozytowego.

7

Development and characterization of titanium nitride reinforced aluminium MMC's through powder metallurgy technique

Mahesh L., Sudheer Reddy J., Mukunda P. G.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 1

29--36

EN

Aluminium (Al) reinforced with Titanium Nitride (TiN) Metal Matrix composites find its application for elevated temperature operating conditions. 5,10 and 15 weight percentage of TiN particles were added to aluminium to prepare the composite through powder metallurgy technique. The mixed powder was compacted at two compacting pressure of 250 MPa and 300 MPa to produce the specimens having h/d ratio in the range of 1.1 to 1.2. The specimens were sintered in nitrogen atmosphere at two different sintering temperatures of 400oC and 500oC with sintering time of 4 hours for each. Physical properties namely, green density, sintered density and mechanical properties such as hardness, compression strength and surface roughness were studied.

8

Wpływ kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu na właściwości użytkowe stopu magnezu AZ91D

Tacikowski M., Wątła A., Betiuk M., Smolik J., Senatorski J., Wierzchoń T.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 2

48--55

PL

Przedmiotem pracy były badania weryfikujące nowe koncepcje w obszarze projektowania kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie magnezu AZ91D celem poprawy jego właściwości użytkowych w zakresie odporności korozyjnej i tribologicznej. W pracy przedstawiono porównanie wyników badań struktury i właściwości użytkowych trzech wariantów kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie AZ91D w oparciu o opracowane innowacyjne hybrydowe rozwiązania inżynierii powierzchni łączące metody PVD z uszczelniającą obróbką hydrotermiczną. Badaniom poddano warstwy powierzchniowe w wariantach: a) wielowarstwy typu (TiN/Ti)x8 składającej się z naprzemiennie ułożonych cienkich podwarstw azotku tytanu i tytanu; b) warstwy typu TiN-Ti-Al złożonej z zewnętrznej warstwy azotku i uprzednio wytworzonych podwarstw tytanu i aluminium; c) warstwy nowego rodzaju typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al łączącej oba warianty, zbudowanej z zewnętrznej wielowarstwy (TiN/Ti)x8 i podwarstw tytanu i aluminium. W efekcie przeprowadzonych badań wykazano optymalny wpływ warstw typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al na stopie AZ91D na właściwości użytkowe stopu, który przejawia się skutecznym zwiększeniem odporności korozyjnej i tribologicznej, a w szczególności uzyskaniem szerokiego zakresu pasywnego z dodatnim potencjałem przebicia na poziomie przewyższającym +2000 mV i odpornością na zużycie przez tarcie porównywalną z odpornością stali łożyskowej typu 100Cr6.

EN

The aim of the present study was to verify new concepts in development of titanium nitride composite diffusive layers produced on AZ91D magnesium alloy in order to improve performance properties, in particular corrosion and wear resistance. The composite layers were produced by a hybrid method, which combine the layers deposition using PVD processes and hydrothermal tightening. The microstructure and the effect of three variants of the composite layers on the corrosion and wear resistance of AZ91D alloy were examined. These variants were: a) (TiN/Ti)x8 type multilayer layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers system; b) TiN-Ti-Al type layer of titanium nitride outside layers with titanium and aluminum sub-layers: c) (TiN/Ti)x8-Ti-Al new type of the composite layer that combine both other type of the composite layers built of (TiN/Ti)x8 outside titanium nitride multilayer with titanium and aluminum sub-layers. The result of the investigation indicate that the optimum effect on the increase of the performance properties of AZ91D alloy exhibits the (TiN/Ti)x8-Ti-Al type layer. This is manifested by the appearance of a large passive range with a positive break down potential, higher than +2000 mV and wear resistance comparable to the resistance of the 100Cr6 bearing steel.

9

Mechanical properties of hot-pressed Si3N4-TiN grain composites

Dubiel A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

494--495

PL

W pracy zbadano właściwości mechaniczne kompozytów ziarnistych Si3N4-TiN otrzymywanych metodą prasowania na gorąco z komercyjnych proszków. Drobnoziarnisty azotek tytanu był homogenicznie rozmieszczony w mikrostrukturze spieków. Zaobserwowano poprawę wytrzymałości na zginanie materiałów. Odporność na kruche pękanie kompozytów nie uległa poprawie.

EN

Dense Si3N4-TiN composites were prepared from commercial powders using hot pressing method. Titanium nitride grains were homogenously distributed in material’s microstructure. Flexural strength of materials increased with TiN amount and reached 880 MPa. Fracture toughness of materials varied between 7 and 8 MPa m0,5.

10

Badania odporności na zużycie ścierne potencjalnych materiałów narzędziowych

Wyżga P., Laszkiewicz-Łukasik J., Jaworska L.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 2

109--112

PL

W artykule przedstawiono wyniki wysokotemperaturowych badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą ball-on-disc. Kompozyty o składzie 70% masowych TiN i 30% masowych TiB2 otrzymano metodą spiekania iskrą elektryczną SPS (spark plasma sintering). Proces spiekania nanoproszków prowadzono w temperaturze 2100 °C, a mikroproszków – w temperaturze 1600 °C. W obu przypadkach czas spiekania wynosił 5 min. Zmierzono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne. Średni współczynnik tarcia w temperaturze 700 °C kompozytu TiN–TiB2 uzyskanego z nanoproszków wyniósł 0,52, a kompozytu wytworzonego z mikroproszków – 0,74. Badania składu fazowego powierzchni po testach tribologicznych potwierdziły występowanie w tych kompozytach nie tylko TiN i TiB2, lecz także faz hBN i TiO2.

EN

This paper presents results of the high temperature tribological research work using ball-on-disc method. The 70wt% TiN and 30%wt TiB2 composite samples were obtained by spark plasma sintering (SPS) method from nano- and micropowders. Sintering parameters were 2100 °C and 1600 °C respectively for nano- and micropowders, sintering duration was 5 minutes. Selected physical and mechanical properties were measured. Average friction coefficient values of the TiN/TiB2 composite material were 0.52 and 0.74 for the nanopowders and for the micropowders samples respectively. XRD surface phase tests performed after tribological tests revealed not only TiN and TiB2 content, but also hBN and TiO2 phases in samples obtained from both nano- and micropowders.

11

High-temperature rheometry of blast furnace synthetic slags doped with TiO2 and TiN

Migas P., Ślęzak M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 41, no. 1

17--28

EN

Development has been conducted regarding the methodology of rotational measurements with a high temperature rheometer using Searle's method. The rheological analysis of liquid systems CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 slags, and solid particles of titanium nitride TiN are presented (within a range of 0.1-0.7 of the volume fraction of TiN). The measurements were conducted at a range between 1310°C and 1500°C, which is typical for high-temperature zones in a blast furnace. The main objective of the study was to analyze the possibilities of viscosity measurements in homogenise and heterogenic systems (not standard systems within the industrial practice). The measurements were conducted for totally liquid blast furnace slags which show similarity to ideally viscous Newtonian bodies and also for heterogenic systems.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem reometrii wyso¬kotemperaturowej opartej na metodzie Searle'a. Przeprowadzono analizę reologiczną ciekłych systemów żużlowych CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 domieszkowanych TiN, w zakresie 0,1-0,7 ułamka objętościowego. Badania przeprowadzono w temperaturze 1310-1500°C, która jest charaktery¬styczna dla strefy ściekania występującej w wielkim piecu. Głównym celem prowadzonych badań była analiza reologiczna współczynnika lepkości dynamicznej oraz możliwości wysokotemperaturowych pomiarów reometrycznych układów homo- oraz heterogenicznych (rozszerzających zakresy przemysłowe). Badania przeprowadzono zarówno dla parametrów reologicznych dla całkowicie ciekłych systemów żużlowych, które wykazują podobieństwo do cieczy idealnej Newtona, jak i dla układów heterogenicznych.

12

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłoki azotku tytanu na stopie aluminium z wykorzystaniem próby zarysowania i zgładów sferycznych

Betiuk M., Tacikowski M., Kobus P., Kulikowski K., Smolik J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

148--152

PL

Ze względu na małą gęstość i inne korzystne właściwości oraz relatywnie przystępną cenę stopy aluminium są szeroko stosowane w różnorodnych obszarach w technice, umożliwiając znaczną redukcję masy wyrobów. Słabe właściwości powierzchniowe, w tym w zwłaszcza mała twardość i odporność na zużycie przez tarcie, stanowią ograniczenie dla ich jeszcze szerszego wykorzystania. W świetle wyników badań własnych i danych literaturowych wytwarzanie na stopach aluminium metodami PVD warstw powierzchniowych azotków umożliwiających ich wykorzystanie w warunkach zwiększonych narażeń mechanicznych, w tym zwłaszcza tribologicznych, wydaje się jednym z perspektywicznych rozwiązań Niewątpliwym ograniczeniem rzutującym na zachowania mechaniczne powłok azotków na stopach aluminium pod obciążeniem, zwłaszcza ich przyczepność, jest specyfika układu twarda powłoka PVD–miękkie podłoże, które cechuje duża, skokowa zmiana właściwości oraz adhezyjny charakter połączenia z podłożem. W pracy podjęto badania dwóch układów powłok azotku tytanu typu TiN na wybranych stopach aluminium do utwardzania wydzieleniowego z grupy durali. W badaniach analizowano system arologiczny stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti (w tym w aspekcie wpływu obróbki cieplnej)–TiN oraz stop Al–podwarstwa typu TiN-Ti-Al–TiN. Przedmiotem badań była próba zaawansowanej charakterystyki metodą Recatest zachowań układu powłoka azotku tytanu–podłoże ze stopu aluminium na podstawie próby zarysowania. Istotą tej metody jest analiza precyzyjnych zgładów sferycznych wykonanych w różnych miejscach rysy. Przeprowadzone analizy badanych układów powłok na wybranych stopach aluminium wykazały przydatność metody Recatest do wizualizacji subtelnych zachowań układu twarda powłoka–plastyczne podłoże w warunkach próby zarysowania, ujawniając przy tym różnice przebiegu zarysowania poszczególnych wariantów powierzchniowych warstw azotku tytanu na stopach aluminium. Badania wykazały relatywnie dobrą plastyczność powłok azotku tytanu oraz korzystny wpływ obróbki cieplnej i pośredniej powłoki aluminium na przyczepność powłok do podłoża, a w konsekwencji spójność układu twardy azotek–plastyczne podłoże w warunkach zarysowania.

EN

Owing to low density and other advantageous properties and relatively affordable price the aluminium alloys are widely used in many sectors of science and industry, allowing for significant weight reduction of products. However, their relatively poor surface properties, including low hardness and poor resistance to friction wear significantly limit the variety of their applications. In the light of own research results and the literature data, covering of aluminium alloy surfaces with nitride coatings deposited using PVD methods seems to be one of promising solutions, as such surfaces allow using parts in the conditions of increased mechanical stresses, particularly the tribological ones. However, the unquestionable limitation which affect the mechanical behaviour of nitride coatings on aluminium alloys under load, particularly the adhesion, comes from the specific features of hard PVD coating–soft substrate system which is characterized by considerable, sudden change of properties and adhesive nature of connection with the substrate. The paper presents examinations of two systems of titanium nitride coatings on selected aluminium alloys from the duralumin group, designed for precipitation hardening. The areological system of Al alloy–TiN-Ti type sublayer (including the aspect of heat treatment)–TiN layer and the system of Al alloy–TiN-Ti-Al type sublayer–TiN layer were examined. The purpose of examinations was to obtain the advanced characteristics of the TiN coating–aluminium alloy substrate system behaviour using the Recatest method based on the scratch test. The essence of this method is the analysis of precise spherical microsections made in different points within the scratch area. The examinations of coating systems on selected aluminium alloys proved that the Recatest method is usable for visualisation of subtle behaviour of hard coating–plastic substrate systems during scratch test and for simultaneous revealing of differences in scratching of various versions of titanium nitride layers deposited on aluminium alloys. Among other things, the examinations demonstrated the relatively good plasticity of titanium nitride coatings and favourable influence of heat treatment and aluminium midlayer on the adhesion of coatings to the substrate and, in consequence, cohesion of the hard nitride–plastic substrate system in scratching conditions.

13

Biocompatible Evaluation Of Biomaterials Used In The New Polish Extracorporeal Pulsatile Heart Assist Device ReligaHeart EXT

Gonsior M., Kustosz R., Kościelniak-Ziemniak M., Wierzchoń T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2271--2278

EN

The innovative extracorporeal heart support device ReligaHeart (RH EXT) has been developed, based on POLVAD ventricular assist device clinical experience, collected in more than 300 patient applications. The innovative surface engineering technologies are applied in ReligaHeart EXT device. The pump is manufactured of new generation, modified surface structure, biocompatible polyurethanes, and equipped with original tilting disc valves, Moll type. The valve ring is made of titanium alloy, TiN+Ti2N+αTi(N) diffusive layer modified, produced with glow discharge at plasma potential, in order to obtain the lowest thrombogenicity. The valve disc is made of polyether ether ketone. The complex in vitro and in vivo biological evaluations were performed, confirming both biomaterials biocompatible properties and device biocompatibility, proved in 30 days animal heart support.

PL

Na podstawie doświadczeń klinicznych protezy serca POLVAD, zastosowanej u ponad 300 pacjentów, opracowano zmodernizowaną pozaustrojową pompę wspomagania serca ReligaHeart EXT (RH EXT). W protezie RH EXT zostały zastosowane innowacyjne technologie inżynierii powierzchni. Pompa wykonana jest z nowej generacji biozgodnych poliuretanów o modyfikowanej strukturze powierzchni i jest wyposażona w oryginalne zastawki dyskowe typu Moll. Pierścień zastawki jest wykonany ze stopu tytanu z dyfuzyjną warstwą TiN+Ti2N+αTi(N) wytwarzaną w procesie obróbki jarzeniowej na potencjale plazmy, dla osiągnięcia niskiej trombogenności. Dysk zastawki jest wykonany z polieteroketonu. Wykonano kompleksową ocenę biozgodności in vitro i in vivo, potwierdzając biozgodne własności biomateriałów i protezy RH EXT, także w czasie 30 dniowego wspomagania serca w modelu zwierzęcym.

14

Digital image correlation of coated and uncoated Religa Heart_Ext ventricular assist device

Kopernik M., Gawlikowski M., Milenin A., Altyntsev I., Kustosz R., Kąc S.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 4

49--58

EN

The digital image correlation is used to estimate influence of deposited heamocompatible coatings (gold and titanium nitride) on mechanical response of ventricular assist device Religa Heart_Ext made of Bionate II (thermoplastic polycarbonate urethane) under working conditions by comparison of the coated Religa Heart_Ext with uncoated Religa Heart_Ext. The DIC is applied for experimental investigation of the strains and displacements distribution on external surface of the blood chamber of ventricular assist device during loading. The experiment was conducted in a hydraulic system with water at operating temperatures of 25 and 37 °C, as well as under static pressures: 80, 120, 180, 220 and 280 mmHg, and static underpressures: –25, –45, –75 mmHg. The subsequent images were taken after stabilization of pressure on a set level. The applied research method shows that the nano-coating of 30 nm in thickness significantly affects deformation of the blood chamber of Religa Heart_Ext in macro scale. The proposed composition of coatings increases strain on external surface of the ventricular assist device.

15

Wpływ powierzchniowych warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na właściwości użytkowe stopów aluminium

Tacikowski M., Betiuk M., Czyżniewski A., Gronek S., Kobus P., Senatorski J., Smolik J., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

411--415

PL

Barierą dla wykorzystania stopów aluminium w szeregu potencjalnych zastosowań są stosunkowo słabe własności powierzchniowe, w tym zwłaszcza mała odporność na zużycie przez tarcie. W celu poprawy właściwości powierzchniowych pracy badano efekty wykorzystania warstw azotku tytanu wytwarzanych metodami PVD na stopach aluminium z grupy durali. Wykazano, że osadzenie na stopie aluminium typu PA29 metodą odparowania w łuku powłok azotku tytanu typu TiN-Ti, znacząco podnosząc odporność na zużycie przez tarcie, skutkuje jednocześnie pogorszeniem odporności korozyjnej oraz zmniejszeniem twardości podłoża. Stwierdzono jednocześnie słabą przyczepność powłok. Wykazano, że właściwości te, w tym również w pewnym stopniu odporność korozyjną, można poprawić przez obróbkę cieplną stopu z powłoką azotku tytanu składającą się z przesycania i starzenia, która zwiększa twardość stopu i przekształca powłokę azotku tytanu w warstwę połączoną dyfuzyjnie z podłożem. Znacznie korzystniejszym, skutecznym rozwiązaniem w aspekcie jednoczesnej poprawy odporności korozyjnej i tribologicznej okazało się jednak rozwiązanie opracowane wcześniej w odniesieniu do stopów magnezu, polegające na wprowadzeniu do struktury powłoki azotku tytanu dodatkowej powłoki pośredniej – aluminium. Otrzymuje się wówczas powłokę złożoną typu TiN-Ti-Al uszczelnioną następnie metodą hydrotermiczną.

EN

Low surface properties and in particular poor wear resistance constitute a barrier for the use of aluminum alloys in the number of potential application. The effect of titanium nitride surface layers application in view of the surface properties improvement was investigated in the present work. It was demonstrated that the deposition of titanium nitride coatings on aluminum PA29 type alloy significantly increases its wear resistance but at the same time it decrease corrosion resistance and the hardness of the alloy. The coatings exhibits also relatively low adhesion. It was shown that those properties, including corrosion resistance may be improved by the heat treatment which consist in solution treatment with water quenching and further aging. The treatment increases hardness of the alloy and transforms coating in the layer diffusion bonded with the substrate. Much more efficient solution, in view of the simultaneous wear and corrosion resistance, appear to be a solution earlier developed for magnesium alloys, based on the use of an intermediate aluminum coating in the titanium nitride layer’s structure, resulting in composite coating of the type TiN-Ti-Al, combined with final sealing by hydrothermal treatment.

16

Modeling of TiN and Ti2O3 Precipitates Formation During Solidification of Steel

Kalisz D., Żak P. L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1385--1391

EN

The formation of titanium nitride precipitations during solidification of steel was modeled with own computer software based on Ueshima model. A thermodynamic parameters database was worked out on the basis of literature study. Calculations were performed for two types of steel; one of them was high in titanium. The quantity of produced titanium nitrogen inclusions was calculated. The authors analyzed changes in nitrogen, titanium and oxygen content in the course of segregation of steel components on the solidification front. The influence of solidification rate on the process of precipitation formation was analyzed.

PL

Praca zajmuje się modelowaniem powstawania wydzieleń azotku tytanu w stali podczas krzepnięcia. Zastosowano procedurę obliczeniową z wykorzystaniem modelu Ueshima przy pomocy własnego programu komputerowego. Na podstawie studiów literaturowych przygotowano bazę danych parametrów termodynamicznych. Obliczenia wykonano dla dwóch gatunków stali, z których jeden charakteryzował się wysoką zawartością tytanu. Obliczono ilość powstających wydzieleń azotku tytanu, przeanalizowano zmiany zawartości azotu, tytanu i tlenu w wyniku procesów segregacji składników w stali na froncie krzepnięcia. Zbadano wpływ szybkości krzepniącia na proces powstawania wydzieleń.

17

Reactive pulsed magnetron sputtering of titanium : influence of process parameters on resistivity and optical properties

Tadaszak K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2013

|

Z. 261

5--13

PL

Cienkie warstwy azotku i tlenku tytanu osadzane były z procesie impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeanalizowano wpływ ciśnienia cząstkowego gazów reaktywnych na właściwości tych materiałów. Kontrola procesu oparta była na śledzeniu zmian parametru zasilacza – mocy krążącej. Zaprezentowana technologia umożliwia dowolne modyfikowanie składu chemicznego, od warstw z nadmiarową zawartością tytanu, przez składy stechiometryczne, po nadstechiometryczne, co jest powodem obserwowanych zmian w mierzonych charakterystykach związków tytanu. Zbadano elektryczne i optyczne właściwości warstw, a następnie oceniono je pod względem możliwych zastosowań. Dzięki specjalnemu źródłu zasilania i kontroli procesu, możliwe było nanoszenie materiałów o niskiej rezystywności, bez dodatkowego podgrzewania podłoża i z wysoką szybkością osadzania. Zaprezentowana technologia może zostać wykorzystana do pokrywania podłoży nieodpornych na wysokie temperatury.

EN

Titanium nitride and titanium oxide thin films were deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. In this paper the influence of reactive gas partial pressure on the properties has been studied. The process control was realized by tracking the changes in the power supply parameter – circulating power. Presented technology enables free modification in the chemical composition, from titanium–rich to stoichiometric and overstoichiometric materials. The electrical and optical properties of titanium compounds were measured and then evaluated for possible electrode applications. Thanks to the special power supply and process control, it was possible to deposit low resistivity thin films without additional substrate heating and with high deposition rate. Presented technology is suitable for substrates with low temperature resistance.

18

Wpływ warstw powierzchniowych azotku tytanu na odporność korozyjną stopu magnezu AZ91D

Tacikowski M., Smolik J., Kamiński J., Betiuk M., Wątła A., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

555--558

PL

Zainteresowanie stopami magnezu we współczesnej technice dynamicznie rośnie ze względu na bardzo korzystne własności, w szczególności najmniejszą spośród metali o znaczeniu konstrukcyjnym gęstość magnezu. Barierą dla wielu potencjalnych zastosowań stopów magnezu są jednak słabe własności powierzchniowe, tj. twardość, odpomość na zużycie, a zwłaszcza na korozję. W praktyce przemysłowej w celu poprawy odpomości na korozję i zużycie przez tarcie stosuje się różne obróbki powierzchniowe, z których dominującą rolę odgrywa utlenianie anodowe. Dla wielu potencjalnych zastosowań jest ono jednak niewystarczająco skuteczne. Stąd zachodzi potrzeba poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie inżynierii powierzchni, które mogłyby poszerzyć spektrum zastosowań stopów magnezu. Wytwarzanie na stopach magnezu powierzchniowych warstw azotków wydaje się obiecujące. Przedmiotem pracy było zbadanie możliwości poprawienia własności użytkowych stopu magnezu AZ91D, zwłaszcza odporności korozyjnej. Za pomocą obróbki hybrydowej łączącej pokrycie metodą PVD stopu prostą lub złożoną powłoką azotku tytanu z podwarstwą tytanu z obróbką cieplną, która skutkuje dyfuzyjnym połączeniem powłoki z podłożem, na stopie magnezu wytworzono różne rodzaje powierzchniowych warstw azotku tytanu O charakterze dyfuzyjnym. Porównano wpływ warstw dyfuzyjnych, w tym warstwy pojedynczej na podwarstwie tytanu, wielowarstwy azotek tytanu-tytan oraz warstwy azotku na warstwie pośredniej tytanu i aluminium na własności użytkowe stopu magnezu AZ91D, w szczególności na odpomość korozyjną. Wyniki badań skonfrontowano z efektami utleniania anodowego stopu AZ91D, jako podstawowej obróbki przemysłowej tego stopu. Najkorzystniejszym wariantem jest warstwa azotku tytanu na warstwie pośredniej tytanu i aluminium, która wykazuje odpomość korozyjną, znacznie przewyższającą efekty utleniania anodowego (potencjał korozyjny ok. 1000 mV), skojarzoną z o około rząd wielkości większą odpornością na zużycie przez tarcie w zakresie obciążeń do 50 N w próbie typu Amsler. Relatywnie korzystne własności użytkowe wykazuje również wielowarstwowa azotku tytanu.

EN

Dynamically increasing interest in magnesium alloys nas recently been observed in modem technology. This is so because of the very advantageous properties of magnesium, in particular its low density which is the lowest of those of all other constructional materials. The barrier to many potential applications of magnesium alloys lies in their poor surface properties, such as hardness, corrosion and wear resistance. There are various techniques used in industrial practice for improving the resistance to corrosion and wear of these alloys, the predominating technique being anodic oxidation. However in many potential applications, this technique is insufﬁciently effective and hence the need for seeking new surface engineering solutions that could broaden the application Spectrum ofmagnesium alloys. A promising solution seems to be covering their surface with nitride layers. In the present study we examined the possibility of improving the performance properties of the AZ91D magnesium alloy, in particular its corrosion resistance, by producing on its surface various types of titanium nitride layers with the diffusive character. The layers were produced by the hybrid method consisting of covering the surface of the alloy with a single or multilayer titanium nitride coating using the PVD method followed by an annealing heat treatment. The effects of various variants of the diffusive titanium nitride layers on the corrosion resistance of the AZ91D alloy were compared. These variants include: a single-layer with a titanium sublayer, a sandwich type layer composed of titanium nitride/titanium sublayers and a composite layer formed on an intermediary titanium and aluminium layer. The optimum version appeared to be the composite layer, whose corrosion resistance exceeds considerably (the corrosion potential c.a. Ekor = 1000 mV) those achieved by anodic oxidation, and which is accompanied by, better by about one order of magnitude, wear resistance up to a 50 N load in the Amsler-type test.

19

Structural analysis of sinter with titanium addition

Fröhlichová M., Findorák R., Legemza J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

179-185

EN

Paper presents the results from the study of the effect of materials with titanium addition on the strength properties of the iron ore sinter. The sinters with TiO2 addition or without TiO2 addition prepared in laboratory were applied in this research and were compared based on the structural and phase composition. Exploited was the method of the X-ray diffraction and method of elemental EDX analysis applying the electron raster microscope with the energo-dispersion analyser. Confirmed was the relationship between the sinter structure and its strength. Higher strength of the sinter without TiO2 addition is the result of the different phase composition of the compared sinters. In the sinter production considered should be not only the chemical composition of the entry components of the charge and the chemical composition of the final product but also its structural and phase composition.

PL

W artykule tym przedstawiono wyniki badań wpływu materiałów z dodatkiem tytanu na właściwości wytrzymałościowe spieku z rudy żelaza. Spieki zawierające dodatek TiO2, jak i bez dodatku TiO2 przygotowane w laboratorium poddano porównaniu w oparciu o ich strukturę i skład fazowy. W badaniach zastosowano metodę dyfrakcji rentgenowskiej oraz metody analizy elementarnej EDX, badania te przeprowadzono na mikroskopie elektronowym przy zastosowaniu analizatora dyspersji energii. W wyniku pomiarów potwierdzono związek pomiędzy strukturą martwicy i jej wytrzymałość. Wyższa wytrzymałość spieku bez dodatku TiO2 jest rezultatem różnicy składu fazowego porównywanych spieków. Podczas wytwarzania spieku powinno brać się pod uwagę nie tylko składu chemicznego składników wejściowych i składu chemicznego produktu końcowego, lecz także jego strukturalne i skład fazowy.

20

Influence of Nano-Wear of Tool on the Magnitude of Cutting Forces

Lorenc A., Sławińska A., Jóźwiak P.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 16, nr 1

5--13

EN

The paper presents results of research by means of Scanning Probe Microscopy (SPM), the rake face wear of inserts covered with titanium nitride. The influence of nano-wear on the magnitude of cutting force has been described.