Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A review on echo and phase inverted scanning in acoustic microscopy for failure analysis

Ahmad Badrul Hisham, Al-Shaikhli Taha Raad, Hassan Nornikman, Ibrahim Ayman Mohammed, Lim P. E., Nordin Nurul Syahira

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 3

9--14

EN

This paper is a review on the part of the failure analysis in the semiconductor region, especially in the integrated circuit (IC) design. Initially, the literature review depends on the keyword of acoustic-microscopy. Then, it followed by the example on the scanning acoustic-microscope (SAM), confocal scanning acoustic-microscope (CSAM), and C-mode scanning acoustic-microscope (C-SAM) technique. These three SAM techniques are used in various situation and have a different effect on the sample. Previous works on SAM, C-SAM and CSAM related technologies are reviewed by many researchers in this paper.

PL

W artykule przedstawiono przegląd analizy defektów układów półprzewodnikowych (obwodów scalonych) z wykorzystaniem mikroskopów akustycznych. Zaprezentowano mikroskop akustyczny SAM, mikroskop skaningowy CSAM i mikroskop typu C C-SAM. Każda z tych metod pozwala na różnego typu badania.

2

Digital analysis of geo-referenced concrete Scanning Electron Microscope (SEM) images

Ahamad Mohd Sanusi S., Maizul Elly Nur Myaisara

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2020

|

Vol. 30, no. 2

67--79

EN

The microstructural evaluation of complex cementitious materials has been made possible by the microscopic imaging tools such as Scanning Electron Microscope (SEM) and X-Ray Microanalysis. Particularly, the application of concrete SEM imaging and digital image analysis have become common in the analysis and mapping of concrete technology. In this study, six samples of two-dimensional (2D) SEM images were spatially resampled to produce Geo-referenced SEM sample images. Subsequently, they were analyzed and the intensity histogram plot was produced to facilitate visual interpretation. The consecutive digital image analysis performed was the enhancement and noise removal process using two filtering methods i.e. median and adaptive box filter. The filtered resampled images, then undergone the unsupervised K-Means classification process to collectively separate each individual pixel corresponds to the spectral data. By spatial segmentation of K-Means algorithms, the cluster groups generated were carefully reviewed before proceeding to the final analysis. From the resulting data, the mapping of the spatial distribution of k-cluster and the quantification of micro-cracks (voids) were performed. The results of the SEM images (1st - 4th sample) showed a higher percentage of k-cluster data indicating a good correlation with the major elemental composition of EDX analysis, namely Oxide (O), Silicon (Si) and Carbon (C). Meanwhile, the subjective visual assessment of the image (5th and 6th sample) has confirmed the micro-crack developments on the concrete SEM images upon which the crack density was 3.02 % and 1.30 %, respectively.

3

Oznaczanie grzybów pleśniowych na powierzchni materiału i ocena oddziaływania grzybów na materiał budowlany

Horbik Daria

Przegląd Budowlany

|

2019

|

R. 90, nr 6

20--25

PL

W pierwszej części artykułu przedstawiono występowanie, budowę i wpływ grzybów na człowieka. W drugiej części przedstawiono metody oznaczania grzybów pleśniowych na powierzchni materiału, a w szczególności na elewacjach budynków mieszkalnych (oznaczanie zawartości ergosterolu, obrazy mikroskopowe SEM, natężenie emitowanej przez grzyby bioluminescencji, bezwzorcową mikroanalizę EDS).

EN

In the first part of the paper occurrence, structure and effect of fungi on human are presented. In the second part of the paper methods of marking moulds on the surface of material and in particular on the elevation of residential buildings are presented (ergosterol contents, microscope images SEM, intensity of the bioluminescence emitted by moulds, EDS microanalysis).

4

Odporność betonu na pękanie w temperaturach pożarowych

Plechawski Stanisław

Przegląd Budowlany

|

2019

|

R. 90, nr 7-8

90--96

PL

W artykule zostanie omówiony wpływ temperatur pożarowych na najważniejszy kompozyt cementowy, jakim jest beton. Badania własne wykazały, że uszkodzenia powstałe w stadium początkowego twardnienia kompozytów cementowych przed użytkowaniem, jak i w jego trakcie, propagują pod wpływem wysokich temperatur i wpływają na właściwości fizykochemiczne, strukturalne oraz mechaniczne tych kompozytów, a ich wielkość może być oceniana za pomocą krytycznego współczynnika intensywności naprężeń KIC, który jest miarą odporności na pękanie.

EN

The aim of this article is to discuss the effect of fire temperatures on the most important cement composite, which is concrete. The author’s research has indicated that damage caused at the stage of initial hardening of cement composites before and during their use, propagates at high temperatures and affects the physicochemical, structural and mechanical properties of these composites, whereas their size can be assessed using the critical stress intensity factor KIC, which constitutes a measure of resistance to cracking.

5

Microstructure and Mechanical Characteristics of the Ternary SnZnAl Lead-Free Alloy

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak N.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 3

31--36

EN

The paper describes the studies of ternary SnZn9Al1.5 lead-free alloy from the viewpoint of its mechanical behavior as well as microstructure examined by the light and scanning electron microscopy. The authors focused their attention specifically on the fatigue parameters determined by the original modified low-cycle fatigue method (MLCF), which in a quick and economically justified way allows determination of a number of mechanical parameters based on the measurement data coming from one test sample only. The effect of the addition of 1.5% Al to the binary eutectic SnZn9 alloy on its microstructure and the obtained level of mechanical parameters was analyzed. The phases and intermetallic compounds occurring in the alloy were identified based on the chemical analysis carried out in micro-areas by the SEM/EDS technique. It was shown that the addition of 1.5% Al to the binary eutectic SnZn9 alloy resulted in a more favorable microstructure and consequently had a positive effect on the mechanical parameters of the alloy. Based on the conducted research, it was recommended to use a combinatorial method based on the phase quanta theory to quickly evaluate the microstructure and the original MLCF method to determine a number of mechanical parameters.

6

Badanie powierzchni folii celulozowych bez nadruku i z nadrukiem farbami biodegradowalnymi przy użyciu profilometru, mikroskopu konfokalnego i mikroskopu skaningowego

Nowak W., Podsiadło H.

Acta Poligraphica

|

2017

|

Vol. 10

43--54

EN

The article presents the visual effects of solar and UV-VIS radiation with appropriate intensity and aging time on three types of cellulose foils with and without overprint. The print was made with biodegradable AquaBio and compostable GeckoFrontalEco inks. Photographs of the film surface were taken using a confocal and scanning microscope, and their profile was determined using a profilometer.

7

Określenie mikro- i makrostruktury papierów offsetowych nadających się do zadrukowywania techniką natryskową

Pilczyńska K., Jakucewicz S.

Przegląd Papierniczy

|

2015

|

R. 71, nr 4

223--226

PL

W artykule przedstawiono badanie mikro- i makrostruktury papierów zwyczajowo stosowanych w technice offsetowej, ale nadających się również do drukowania cyfrowego natryskowego. Do badań wykorzystano mikroskop skaningowy, za pomocą którego wykonano zdjęcia powierzchni próbek powiększonych 250 razy. Makrostrukture określono poprzez zbadanie szorstkości metodą PPS. Wykazano, że w drukowaniu natryskowym można zastosować papiery przeznaczone do offsetu, szczególnie powlekane. Wykazują się one zarówno największą objętością obszaru barw odtwarzalnych, jak i najmniejszą szorstkością.

EN

In this article the research results on micro- and macrostructure of offset papers suitable for ink-jet printing are presented. Scanning microscope was used for making pictures of microstructure.The surfaces of papers enlarged 250 times were presented on photos. Macrostructure was determined by PPS roughness. It was shown that for ink-jet printing offset papers can be used, especially the coated ones. They have the largest gamut volume and the lowest roughness.

8

Ecological Adaptation of the Seed Microsculptures of Saussurea from Different Altitudes (Qinghai-Tibet Plateau)

Li Z., Du G.

Polish Journal of Ecology

|

2015

|

Vol. 63, nr 4

593--598

EN

The aim of this study was to explore ecological adaptation of seed microsculptures of Saussurea from different altitudes. Scanning electron microscopy was used to observe the cypselae surface of 10 taxa of Saussurea collected from the eastern edge of Qinghai-Tibet plateau, China. The results indicated that the microsculptures had clear and consistent variations in some samples collected from high (4200 m a.s.l.) and low-altitude sites (2200 m a.s.l.). The thickness of stripes and distance between stripes are increasing while sulcus depth is increasing from a low to a high altitude (P < 0.01). The seed-coat surface was becoming rougher from low to high altitude. The surviving rate of seeds was lower at high altitude than that at low altitude in all the species. The surviving rate of the seeds collected from the high altitudes was higher than that of the seeds collected from low altitudes when sown at the same altitude. All the results suggested that there is selection pressure of the altitude on the development of the microsculpture patterns, which increases absorbed sunlight, the residence time of soil water and nutrition. The changes can make the seeds survive better at extreme environments (cold and dry). The cypselae microsculpture patterns should be used as potential adaptation biomarkers for the species of Saussurea from low- to high-altitude.

9

Zastosowanie drutów proszkowych do łukowego natryskiwania powłok żaroodpornych

Milewski W., Olbrycht A., Pawlik S., Pokhmurska H.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 4

23--30

PL

W artykule przedstawiono wyniki natryskiwania łukowego wielowarstwowej powłoki składającej się z międzywarstwy NiAl, war stwy z drutu proszkowego (Fe-Cr) oraz Al. Zbadano żaroodporność powłoki, jej odporność na zużycie oraz przeprowadzono badania metalograficzne. Stwierdzono, że natryskana wielowarstwowa powłoka bardzo dobrze zabezpiecza przed utlenianiem stalowe pod łoże w temp. 550oC i 900oC.

EN

The results of arc spraying of a multilayer coating consisting NiAl in the interlayer, the wire layer of powder (Fe-Cr) and Al. The heat resistance and were resistance of coating were investigated and metallographic examination were carried out. It was found that the injected multi-layer coating well protects metal surfaces from oxidation at 550oC i 900oC.

10

Badania mikrostruktury stali CMnAlSi typu TRIP poddanej obróbce cieplnej

Dryja M., Lis A. K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 10

692--695

PL

Artykuł zawiera wyniki mikrostruktury stali CMnAlSi typu TRIP przy użyciu mikroskopu optycznego, SEM oraz AFM poddanej obróbce cieplnej z austenityzowaniem w 850°C i wytrzymaniem izotermicznym w temp. 450°C przez 600 s. Za pomocą AFM metodą półkontaktu zebrano dane z topografii badanej powierzchni. W wyniku dokonanych pomiarów zidentyfikowano fazy występujące w stali typu TRIP. Badana stal składa się z ferrytu, bainitu oraz austenitu szczątkowego. Dodatkowo w celu potwierdzenia występowania faz przeprowadzono analizę profilu powierzchni z obszaru 8 × 8 μm2 oraz trawienie kolorowe odczynnikiem La Pera.

EN

Microstructure analysis of CMnAlSi TRIP steel using optical microscope, SEM and AFM is presented in the paper. The steel was heat treated with austenitizing at 850°C and isothermal holding at 450°C for 600 s. Tapping Mode method of AFM was used to collect data topography of the surface. As a result of the measurement identification of the presented phases in TRIP steel was done. The investigated steel consists of ferrite, bainite and residual austenite. Additionally, in order to confirm an occurrence of the phases the analysis of the profile of the surface area of 8 × 8 μm2 and a colored etching by La Pera’s were performed.

11

Hardware and software correction method of piezo scanner nonlinearity in scanning microscope

Pawłowski S., Majcher A., Mrozek M.

Problemy Eksploatacji

|

2013

|

nr 1

67--76

EN

An inherent feature of the piezo scanner in scanning probe microscopy is their time-varying nonlinear. This results in a distortion of images and a difficulty of the measurements that require adequate control of the current position of the cantilever with respect to the sample surface. This paper presents methods of correcting a nonlinear piezo scanner. The advantages and disadvantages of each solution are pointed out, and the developed hardware and software correction methods are described. The correction is performed by a digital system made up of high-speed analogue-to-digital converters and a FPGA programmable system in which the correction algorithms are implemented. These algorithms determine, on the basis of actual measurement data, a set of correction factors for different areas and scanning speed. This set can be modified during each scanning process. This method of hardware and software use does not slow down scanning speed, and it maintains high resolution measurements.

PL

Inherentną cechą piezoskanerów w mikroskopach skanujących jest ich zmienna w czasie nieliniowość. Skutkuje ona zniekształceniami uzyskiwanych obrazów oraz trudnościami prowadzenia pomiarów wymagających adekwatnej kontroli aktualnego położenia cantilevera w stosunku do powierzchni próbki. W artykule przedstawiono metody korekcji nieliniowości piezoskanera. Wskazano zalety i wady poszczególnych rozwiązań oraz opisano opracowaną sprzętowo-programową metodę korekcji. Korekcja realizowana jest przez system cyfrowy złożony z szybkich przetworników analogowo-cyfrowych oraz układu programowalnego FPGA, w którym zaimplementowane są odpowiednie algorytmy. Algorytmy te wyznaczają, na podstawie rzeczywistych danych pomiarowych, zbiór współczynników korekcyjnych dla różnych szybkości i obszarów skanowania. Zbiór ten może być modyfikowany podczas każdego procesu skanowania. Metoda sprzętowo-programowa nie spowalnia szybkości skanowania, przy zachowaniu wysokiej rozdzielczość pomiarów.

12

Badania stanowiskowe przegubów kulistych z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego

Pawelski Z., Woźniak M., Zakrzewski S., Jóźwiak P., Ozuna G., De La Fuente P.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2012

|

R. 19, nr 9

2825--2831, CD

PL

Celem artykułu jest przedstawienie stanowiska wyposażonego w skaningowy mikroskop wyposażony w dwie głowice skanujące, STM i AFM. Mikroskop pozwala na obrazowanie powierzchni roboczych w skali nano. Dodatkowo pozwala on na określenie stopnia zużycia warstwy wierzchniej oraz wykreślenie ich profili. Badaniom poddane zostały przeguby kulowe zawieszania pojazdów osobowych. Stopień zużycia został określony na podstawia uprzedniego zbadania stanu powierzchni nowego sworznia a następnie wykonaniu serii pomiarów dla wyeksploatowanych elementów.

EN

The purpose of this article is to present the position of the scanning microscope equipped with two scan heads, STM and AFM. Microscope allows imaging of working surfaces at the nano scale. Additionally, it allows you to determine the degree of wear of the surface layer and deleting their profiles. Investigations were subjected to vehicle suspension ball joints personal. Consumption level was determined on the basis of prior examination of the surface of the new pin and then performed a series of measurements for worn parts.

13

Cast iron component failure: A metallurgical investigation

Sudhakar K. V.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 2s

67--70

EN

A fractured nutcracker was examined for determining the root cause/s for premature fracture/failure. This is one of the common tools used typically for cracking hard nuts. In this study, metallurgical failure analysis techniques namely, visual inspection, optical microscopy, SEM, and hardness tests were used in investigating the broken product. From the metallurgical analysis, it was determined that the combined effect of low carbon equivalent and presence of inclusions contributed to the sudden fracture of the nut cracking tool.

14

An image analysis algorithm to measure the diameters of carbon nanotubes

Iwasaki Y., Nakamiya T., Kozai R., Mitsugi F., Ikegami T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 12a

25-29

EN

Carbon nanotubes (CNTs) have excellent properties, and wide application fields are expected. The diameters of the tubes influence the physical properties of CNTs. This paper proposes an image analysis algorithm to measure the diameters of CNTs to automate human measurement work. We have confirmed that the mean value of the diameters measured by our algorithm was close to that obtained by human measurement work. We also measured the diameters of the CNTs after laser annealing, and demonstrated the changes of the mean values of the diameters.

PL

Nanorurki węglowe (CNT) mają doskonałe właściwości i potencjalnie szeroki zakres zastosowań. Średnice nanorurek zależą od fizycznych właściwości CNT. W pracy zaproponowano zautomatyzowany, bazujący na analizie obrazu, algorytm pomiaru średnic CNT. Potwierdzono, że średnie wartości zmierzonych za pomocą zaproponowanego algorytmu średnic nanorurek węglowych mają wartości bliskie otrzymanym za pomocą pomiaru manualnego. Stwierdzono wpływ wyżarzania laserowego na zmiany średnich wartości średnic CNT.

15

Uniwersalny sterownik na bazie mikrokontrolera ATmega128 dla mikroskopii bliskich oddziaływań

Garczyński K., Zielony M., Zawierucha P., Kopiec D., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 9

69-72

PL

Artykuł przedstawia konstrukcję i zastosowanie tanich i uniwersalnych sterowników dla systemów pomiarowych w mikroskopii bliskich oddziaływań. Głównym założeniem projektu jest minimalizacja kosztów budowy takiego systemu poprzez zastąpienie głównej jednostki sterującej, zbudowanej na procesorze sygnałowym, mikrokontrolerem jednoukładowym oraz logiką programowalną. Przedstawione zostaną algorytmy komunikacji między magistralą sterującą i komponentami systemu (karty ADC, DAC) oraz wyniki pomiarów.

EN

This paper shows a construction of universal and Iow cost control drivers for measure systems using in atomic force and scanning microscopy. Main point of this project is to minimize cost of this system and replace main central processing unit, expensive signal processor, by 8bits microcontroller and programmable logic device. l'd like to show algorithms describing Communications with PC, system components like Analog-Digital and Digital-Analog cards and present some measure effects.

16

Zastosowanie mikroskopu skaningowego do analizy uszkodzeń wewnątrzmateriałowych w betonach konstrukcyjnych

Golewski G. L.

Przegląd Budowlany

|

2009

|

R. 80, nr 7-8

64-68

PL

Prezentowany artykuł dotyczy możliwości wykorzystania metod mikroskopii skaningowej do analizy obrazów wewnętrznej struktury betonów po ich zniszczeniu. W części teoretycznej przedstawiono budowę mikroskopu skaningowego wraz z jego schematem blokowym, oraz opisano specyfikę zastosowania podstawowych detektorów elektronowych. Szczególną uwagę zwrócono na wymagania, jakie muszą spełniać próbki wykorzystywane do takich badań. Część praktyczna dysertacji przedstawia analizę podstawowych uszkodzeń w betonie, tj. szczelin prostych i skrzydłowych. Pokazano zdjęcia skaningowe takich defektów wraz z ich schematami i opisem teoretycznym. Jako możliwości modyfikacji struktury kompozytów betonowych, pod kątem ograniczenia powstawania w nich defektów, przytoczono nowoczesne metody nanotechnologii.

EN

This paper concerns the possibility of using methods of scanning microscopy to analyse images of the internal structure of damaged concretes. A theoretical section concerns the structure and functional scheme of the scanning microscope, and describes the specifics of the use of basic electron detectors. Particular attention is paid to the requirements which need to be met by the samples used in such investigations. The practical section of the paper contains an analysis of the principal types of damage to concrete, namely simple cracks and wing cracks. Scanning photographs of such defects are shown, together with diagrams and a theoretical description. Modern methods of nanotechnology are proposed as ways of modifying the structure of concrete composites to limit the occurrence of defects.

17

Influence of changes in composition of the membrane-forming solution on the structure of alginate-polyethersulfone microcapsules

Kupikowska B., Lewińska D., Dudziński K., Jankowska-Śliwińska J., Grzeczkowicz M., Wojciechowski C., Chwojnowski A.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2009

|

Vol. 29, no. 3

61-69

EN

The aim of this study was to evaluate the effects of changes in composition of the membrane-forming solution on the structure of alginate-polyethersulfone microcapsules as determined by optical microscopy and scanning electron microscopy. The microcapsules were produced from 4 solutions of different concentrations and molecular weights of synthetic polymer (polyethersulfone, PES) and porophore (polyvinylpyrrolidone, PVP). The composition of the membrane-forming solution strongly affected the structure of microcapsules. An increase in PES concentration caused a decrease in the membrane thickness. The inner and outer layers of the membrane became thinner and denser, while the pores of the middle finger-like zone turned into more regular, channel-like structures. The size of the pores was not directly affected by the molecular weight of porophore, however, an increase in its concentration resulted in formation of the larger inner surface pores, but the smaller outer surface pores.

18

Opracowanie metodyki badań wydzieleń i wtrąceń niemetalicznych za pomocą mikroskopu skaningowego Inspect F wyposażonego w detektory EDS, WDS i EBSD

Gazdowicz J., Radwański K., Wiedermann J., Macisowski A., Wojtas J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2008

|

T. 60, nr 2

55-59

PL

Celem pracy było opracowanie metodyki badań wydzieleń i wtrąceń niemetalicznych za pomocą mikroskopu skaningowego Inspect F wyposażonego w detektory EDS, WDS i EBSD. Znajomość składu chemicznego i fazowego wtrąceń /wydzieleń pozwala na pełniejszy opis badanej struktury jak również na określenie ich wpływu na własności mechaniczne, fizyczne i chemiczne. W ramach pracy dokonano przeglądu możliwości badawczych nowego mikroskopu skaningowego - sposobu obrazowania wyników, składu chemicznego i fazowego, opracowano metodykę badań i przeprowadzono badania dla weryfikacji opracowanych metodyk.

EN

The purpose of the work was to develop the methodology for examinations of non-metallic precipitations and inclusions using Inspect F scanning microscope fitted with EDS, WDS and EBSD detectors. The knowledge of chemical and phase composition of non-metallic inclusions/precipitations allows more comprehensive description of examined structure as well as determination of their influence on the mechanical, physical and chemical properties. As a part of the work the research capabilities of the new scanning microscope - the way of imaging the results, chemical and phase composition - were reviewed, the research methodology was developed and examinations for verification of developed methodologies were carried out.

19

Projekt wyznaczania tribologicznych parametrów komórek chrząstki stawowej w inteligentnych bioreaktorach

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

339-353

PL

Tematem badań jest optymalizacja hodowli chrząstki stawowej pod kątem tribologicznym poprzez sterowanie różnymi parametrami przepływu, np. ciśnieniem, prędkością przepływu, drganiami, wartościami sił tarcia, które powstają w trakcie opływu komórek cieczą biologiczną w bioreaktorze. W celu weryfikacji przeprowadzanej optymalizacji planuje się zbudowanie prototypu minibioreaktora. W niniejszej pracy przedstawiony zostanie opis modelu przepływu cieczy lepkiej w warstwie granicznej oraz przepływu potencjalnego przy uwzględnieniu warunków brzegowych dla prędkości płynów biologicznych w warstwie przyściennej hodowanych chondrocytów, jak również preparatów tkankowych chrząstki stawowej. Uzyskane wartości sił tarcia na drodze analityczno-numerycznej są w trakcie badań porównywane z wartościami sił tarcia pomierzonymi mikroskopem sił atomowych. Wyniki analityczno-numeryczne uzyskane będą współczesnymi metodami hydromechaniki w zakresie cienkich warstw granicznych, a także metodami hydrosprężystości i hipersprężystości w obszarach warstw wierzchnich opływanych miękkich tkanek.

EN

The topic of presented research are the tribological aspects of optimization of human joint cultivation using the control tools to make changes of various flow parameters such as pressure, flow velocity, vibrations, forces of friction values, which are generated during the flow of biological liquids around the cells in bioreactor. For this matter the building of mini-bioreactor prototype is provided. The model of viscous liquid flow in boundary layer and potential flow will be determined using the hydrodynamic equation with boundary conditions for bio-liquids formulated near to the cells as well near to the tissue samples of cartilage joint. During the analytical and numerical examinations will be determined flow velocity field sof visco-elastic, non Newtonian, nutrient, biological fluids and friction forces generated during the cultivation process near to the cell surfaces. Additional will be considered potential flows of the joint liquids which feeds cartilage joint after transplantation. The values of friction forces obtained on the analytical and numerical way will be compared with the values of friction forces measured by means of the microscope of atomic forces. Analytical and numerical results will be obtained by means of contemporary methods of hydrodynamic of thin layer as well of the hydro-elasticity and hyper-elasticity methods of soft tissues. The core of the presented problem is to numerically and experimentally determine or to indicate values of optimum pressure and liquid velocity values appearing near the cells and to find ways of controlling the friction forces between biological particles of nutrient or pharmacological liquid and cell body in the thin boundary layer. Investigations of the physical and strength features are expected to the performed for various kinds of human joint cartilage, namely sound and pathological cartilages at different human age. To start treating surface structure of chondrocytes and joint cartilage it is absolutely necessary to have at one's disposal at proper model of liquid flow in the thin layer and to obtain the proper values of friction forces. As more and more young people suffer damages of joint cartilage, it is necessary to make an attempt to regenerate the lesions of the human joint. Such treatments have been so far performed by applying the chondrocytes transplantation. In the future, transplantation of all cartilage parts cultivated in advance in bioreactor, and either reproduction or renewal of a part of cartilage inside the living joint is expected. To perform such transplantations in a large scale it is necessary to acquire the knowledge on the realization and modification of the cultivation process, and -simultaneously-on ways for decreasing production costs of chondrocytes. Optimization of the flow parameters and adjustment of the liquid flow to transplanted cartilage kind, is of an influence on successful performance of a transplantation. The aim of the performed research is to elaborate proper flow models for cell cultivation in bioreactor, and proper flow models of lubrication in human joint gap. In such investigations it is necessary to validate and verify the presented analytical and numerical flow models. Therefore the building of bioreactor prototype is provided for to make it possible to measure some material parameters. Non- invasive methods of determining friction forces and controlling their values during lubrication of cells on the superficial layer of human joint cartilage can effectively help disclosing the early abrasive wear of cartilage joint and monitoring the osteoporosis development. This fact motivates to performed the investigations in question as the knowledge on friction forces in human joints and control methods of the forces can provide the information necessary for conducting prophylaxis and therapy. The flow parameters of nutrient liquid in bioreactor have a great importance for the development of chondrocytes and their quality. The process of cultivation of chondrocytes is more difficult than that of other cells. This fact first of all results from an applied method of nourishment of cells. In many scientific centers the nutrient liquid is delivered to the bioreactor by changeable pressure impulses. According to the author's knowledge, during the cultivation one should apply optimum flow parameters, i.e. optimum values of pressure, liquid velocity and friction forces. Determination of friction forces and strategy of their control during the cells cultivation in bioreactors and regeneration of human joint cartilage has a great influence on the choice and observation of optimum friction forces for a given cultivated cartilage and graft. The described research is very sensible because the friction forces j on nano- level, which arise during the nutrient liquid flow round the cells, have great influence on their recreation and growth in bioreactor and on graft functioning. The presented research provides an important impact for developing the new scientific domain such as cyto-tribology, histo-tribology or tribology of cells and tissue. According to the author's knowledge such scientific domains are completely new have been not so far initiated by any scientific centre and in any area of tribology and tissue engineering. To develop such scientific domains the knowledge is demanded not only in the field of tissue engineering but also in nano-tribology, and thin layer hydrodynamic. Also, such research devices such as incubators, bioreactors and atomic force microscopes are necessary to measure geometrical surface structures of as small dimensions as 20 žm x 20 žm and friction forces of the order of žN, which arise on such small surfaces. The gained experience in analytical, numerical and experimental determining the distributions of steady and unsteady flow velocity of nutrient liquid, pressure, capacities, friction forces, friction coefficients, wear in the thin layer around the cells cultivated in bioreactors and in the thin boundary layer lubricating human joints, permits to apply this knowledge to determine - with the use of analogous methods - the similar parameters but concerning in mechanical devices, for example slide journal bearings. The most excellent slide bearings are those biological in the aspects of their material and constructions. Such bearings are shaped by the nature over many thousand years of evolution. Lubricating liquids in bio-bearings change their viscosities under external impulses. Bio bearings (bio-joints) can adjust themselves to existing external conditions. The facts inspire to seek materials of similar properties for the machinery bearings and to develop intelligent designs and materials, which could change their features during operation and adjust themselves to external working conditions. It can be stated, that bioreactors, cultivation of cells, bio-joints and bio-bearings create future call for production of self- regenerating mechanisms and machinery bearings capable of adjusting themselves to existing external and environmental working conditions. It very rarely happens that the experiences gained during development process of machinery bearings can be transferred to the construction of bio-joints.

20

Modification of surface layer of titanium alloy by laser alloying

Filip R.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

631-634

EN

The paper presents the results of the laser alloying of Ti-6A1-4V titanium alloy through remelting surface layer with applied SiC powder case. It was carried out to modify the microstructure and properties of the treated zone. Laser process was performed on samples coated by SiC and C powders in stream of argon in order to form the complex microstructure in the consequence of laser irradiation. The laser melted zone was examined: its surface topography, microstructure and phase as well as chemical composition were determined. Microstructural analyses were carried out using Epiphot 300 optical microscope and Novascan 30 scanning electron microscope equipped with EDS X-ray detector. The phases were identified by X-ray diffractometry (Philips) with CuKoc radiation. The Vickers hardness under the load of 1.96 N and thermoelectric power were measured on the surface of cross-sections. Wear resistance tests were carried out using untreated and alloyed samples for comparison.

PL

W pracy przedstawiono efekty wprowadzania materiału stopującego w warstwę wierzchnią stopu tytanu Ti-6A1-4V przy użyciu lasera C02 celem uzyskania zmiany mikrostruktury i właściwości użytkowych w strefie oddziaływania laserowego. Proces prowadzono w osłonie argonu na próbkach pokrytych uprzednio powłoką wytworzoną z proszków SiC i grafitu, celem uzyskania mikrostruktury kompozytowej w efekcie napromieniowania laserowego Prowadzono badania topografii powierzchni stopowanej, mikrostruktury, określono skład chemiczny wydzieleń oraz skład fazowy w strefie stopowania. Stosowano mikroskop świetlny Epiphot 300 i skaningowy Novascan 30 wyposażony w detektor EDX. Fazy identyfikowano przy użyciu dyfraktometru Philips (promieniowanie CuKa) Dokonano pomiarów twardości metodą Vickersa przy obciążeniu 1.96 N oraz siły termoelektrycznej na powierzchni przekroju poprzecznego strefy stopowania. Przeprowadzono badania odporności na zużycie ścierne warstwy stopowanej.