Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructural characterization of borided Co-Cr-Mo alloy

Ucar Nazim, Gülüstan Can, Calik Adnan

Advances in Materials Science

|

2021

|

Vol. 21, nr 4(70)

90--98

EN

This study involves the effect of boriding powder composition on the microstructure and hardness of a CoCrMo alloy borided in a solid medium using the powder pack method. To investigate the effect of boriding powder composition, two different commercial boriding agents, Ekabor-HM and Ekabor III, were thoroughly mixed with ferrosilicon powders to form the boriding media. The CoCrMo samples were tightly packed with the Ekabor-HM and Ekabor III boriding powders in stainless steel containers to minimize oxidation. The boriding process was carried out under atmospheric conditions for 9 h in an electrical resistance furnace preheated to 1223 K. X-ray diffraction (XRD) analyses revealed that the surfaces of the borided CoCrMo alloys consisted of a bilayer composed of CoB and Co2B phases and also contained minor amounts of CrB, Mo2B5, and Mo2B. The average thickness of the boride layer in the samples borided with Ekabor HM and Ekabor III powders was 28±4.1 μm and 21±2.3 μm, while the average hardness of the boride layer was 1752±5.3 HV0.1 and 1364±3.8 HV0.1, respectively.

2

Analiza materiałoznawcza deimplantowanego elementu endoprotezy stawu biodrowego

Płatek Marta, Dudek Agata, Ucieklak Jarosław

Engineering of Biomaterials

|

2019

|

Vol. 22, no. 150

2--9

PL

Pomimo postępu jaki dokonał się w ostatnich latach w zakresie endoprotezoplastyk stawu biodrowego jednym z nierozwiązanych do końca zagadnień pozostaje problem aseptycznych i septycznych obluzowań elementów endoprotez. Dlatego stale trwają poszukiwania rozwiązań pozwalających zminimalizować ryzyko zapaleń okołoprotezowych i aseptycznych obluzowań endoprotez. Przedmiotem badania był trzpień endoprotezy Mittelmeiera usunięty z powodu aseptycznego obluzowania po 16 latach od wszczepienia. Przeprowadzano analizę strukturalną wykorzystując mikroskop świetlny i skaningowy oraz zbadano skład chemiczny materiału, z którego wykonano implant. Dokonano również oceny stopnia degradacji jego powierzchni. Analiza składu chemicznego porównana do pierwotnego składu tego trzpienia ujawniła, iż bezpośredni kontakt implantu z płynami ustrojowymi i żywą tkanką wpływa na zmianę ilościową poszczególnych pierwiastków. Mikroskopia skaningowa elektronowa ujawniła na metalowym trzpieniu liczne wżery, pęknięcia oraz ubytki powstałe na skutek zużycia oraz korozji. Wykonane badania wykazały, że nie tylko implant osadzony w kości oddziałuje na okoliczne tkanki, ale zachodzą zmiany również w obrębie wszczepionego implantu. Bezpośrednią przyczyną obluzowania implantu była osteoliza związana z nagromadzeniem w przestrzeni pomiędzy implantem a kością elementów zużycia korozyjnego i erozyjnego. Na podstawie zebranych danych z Oddziału Chirurgii Urazowo-Ortopedycznej Szpitala Czerniakowskiego Sp. z o.o. w Warszawie wykonano ponadto analizę statystyczną przeprowadzonych endoprotezoplastyk pierwotnych i rewizyjnych oraz występujących powikłań, ze szczególnym uwzględnieniem obluzowań elementów endoprotez, które wymagały operacji rewizyjnych.

EN

Despite the progress that has been made in recent years in the field of hip joint endoprostheses, the problem of aseptic and septic loosening of endoprosthetic elements remains one of the unresolved issues. Therefore, the research on solutions to minimize the risk of periprosthetic inflammations and aseptic loosening of endoprostheses is still ongoing. The subject of the study was a stem of the Mittelmeier’s endoprosthesis removed due to its aseptic loosening after 16 years of implantation. The structural analysis was carried out using a light and scanning microscope and the chemical composition of the implant material was examined. The analysis of the chemical composition compared to the original composition of the stem revealed that direct contact of the implant with body fluids and living tissue affects the quantitative change of individual elements. Scanning electron microscopy revealed numerous pitting, cracks and losses caused by wear and corrosion on the metal stem. The research carried out showed that not only does the implant inserted in the bone affect the surrounding tissue, but there are also changes within the implanted prosthesis. The direct cause of the implant loosening was osteolysis in the space between the implant and the bone, associated with the accumulation of elements of corrosion and erosion wear. Based on the collected results from the Trauma and Orthopaedic Surgery Department of the Czerniakowski Hospital in Warsaw, a statistical analysis of primary and revision endoprostheses and complications was performed, with particular emphasis on the loosening of the endoprostheses elements that required revision surgeries.

3

Fretting corrosion of cobalt and titanium implant alloys in simulated body fluids

Sulej-Chojnacka J., Wielowiejska-Giertuga A., Mróz A., Delfosse D.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

149--158

EN

The most important advantage of using modular hip joint endoprostheses is the possibility to adapt the endoprosthesis to the morphology and size of individual patients. However, the additional contact surface is subjected to fretting wear due to mutual micro displacements and the aggressive chemistry of the environment inside the human body (fretting corrosion). Today’s hip endoprostheses are generally composed of a hip stem, a femoral ball head and an acetabular cup (Figure 1). The hip stem is made of stainless steel, CoCrMo or a Ti alloys. The femoral ball head is made of stainless steel, CoCrMo, or a ceramic material. In the case of a modular hip stem, i.e. with a modular neck portion, the materials used are generally CoCrMo and Ti6Al 4V. (The interface between femoral ball head and the acetabular cup is an articulating surface and not the subject of this research project.)

PL

Najważniejszą zaletą stosowania endoprotez modularnych stawu biodrowego jest możliwość adaptacji wymiarowej endoprotezy do osobniczych cech pacjentów. Niemniej, dodatkowa powierzchnia kontaktu narażona jest na zużycie wskutek wzajemnych mikroprzemieszczeń i agresywnego działania środowiska (korozja frettingowa). Współcześnie stosowane endoprotezy stawu biodrowego zbudowane są z trzpienia, głowy oraz panewki (Rys. 1). Trzpień wykonany jest ze stali nierdzewnej, CoCrMo lub stopu tytanu. Głowa endoprotezy wykonana jest ze stali nierdzewnej, COCrMo lub materiału ceramicznego. W przypadku endoprotez modularnych, gdzie połączenie modularne znajduje się w części szyjkowej trzpienia endoprotezy, w większości stosowanymi materiałami są CoCrMo oraz Ti6Al4V. W ramach niniejszej pracy dokonano badań porównawczych odporności na korozję frettingową trzech najczęściej spotykanych skojarzeń materiałowych występujących w połączeniach modularnych endoprotez całkowitych stawu biodrowego (CoCrMo-CoCrMo, CoCrMo-Ti6Al4V i Ti6Al4V-Ti6Al4V). Badania przeprowadzono z zastosowaniem testera tribologicznego pracującego ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze składało się z nieruchomego trzpienia dociskanego stałą siłą do płytki wykonującej ruch posuwisto-zwrotny z zadaną częstotliwością i amplitudą. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej w temperaturze 37°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że największą odporność korozyjną w warunkach statycznych wykazywała para trąca: CoCrMo-CoCrMo, natomiast najniższą wartość ΔE CoCrMo-Ti6Al4V. Potwierdzono także występowanie korelacji pomiędzy intensywnością procesu depasywacji spowodowanego niszczeniem mechanicznym warstwy wierzchniej a wartościami oporów tarcia w systemie tribologicznym.

4

Badania tarciowo-zużyciowe skojarzeń materiałowych typu metal–polimer znajdujących zastosowanie w implantach ortopedycznych

Wielowiejska-Giertuga A., Miler M., Sulej-Chojnacka J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 1

73--82

PL

Rosnące wśród pacjentów zapotrzebowanie na endoprotezy stawów, związane m.in. ze starzeniem się populacji, wymaga od współczesnej medycyny ciągłego postępu i udoskonalania stosowanych w implantologii materiałów. W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań tarciowo-zużyciowych materiałów wybranych spośród powszechnie stosowanych w endoprotezoplastyce stawu kolanowego. Badania przeprowadzono z zastosowaniem testera T-17 pracującego w skojarzeniu badawczym typu trzpień–płytka (block–on–disk), przeznaczonego do wyznaczania charakterystyk tribologicznych skojarzeń materiałowych współpracujących ślizgowo w ruchu posuwisto- -zwrotnym, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów przeznaczonych na elementy protez stawów człowieka, np. polimerów. Wyznaczeniu charakterystyk tribologicznych oraz określeniu zużycia liniowego poddano trzpienie wykonane z polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE) oraz polietylenu UHMWPE modyfikowanego witaminą E. Materiał przeciwpróbki (płytki) stanowił stop CoCrMo. Badania prowadzono przez milion cykli w środowisku surowicy bydlęcej o temperaturze 37°C±2°C. Częstotliwość ruchu wynosiła 1 Hz±0,1 Hz. W celu określenia mechanizmu zużycia, powierzchnie trące badanych materiałów po testach poddano obserwacjom przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej. Analiza uzyskanych wyników badań tribologicznych pozwoliła wskazać spośród badanych próbek korzystniejsze skojarzenie materiałowe, którym była para trąca: modyfikowany witaminą E polietylen UHMWPE–stop CoCrMo. Dla powyższej pary trącej odnotowano nieznacznie większe wartości współczynnika tarcia, ale jednocześnie mniejsze zużycie liniowe. Natomiast na podstawie obserwacji morfologii powierzchni określono główny mechanizm zużycia, którym było zużycie ścierno-adhezyjne.

EN

The growing demand among patients for endoprosthesis joints associated, among others, with an aging population, requires from modern medicine continuous progress and improvement of materials used in implantology. The paper presents the preliminary results of friction-wear tests of materials chosen from among those commonly used in knee endoprostheses. The tests were conducted using a T-17 tester working in a block-on-disk tribosystem designated to determine the tribological characteristics of material combinations articulating in a reciprocating motion with particular reference to the materials used for elements of human joint prostheses, e.g. polymers. The tribological characteristics were determined and the linear wear was identified for pins made of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) and UHMWPE modified with vitamin E. The counter specimen materials (discs) consisted of a CoCrMo alloy. The study was conducted throughout a million cycles in an environment of bovine serum at a temperature of 37°C±2°C. The frequency of movement was 1 Hz±0.1 Hz. In order to determine the wear mechanism, the friction surfaces of the tested materials were subjected to observation using scanning electron microscopy after testing. Analysis of the tribological test results enabled the authors to indicate from among the tested samples the most advantageous material combination, which was the vitamin E modified UHMWPE– CoCrMo alloy friction pair. For the above friction pair a slightly higher friction coefficient was recorded, but also at the same time reduced linear wear. In contrast, based on the surface morphology observations, the main wear mechanism was defined which was abrasive-adhesive wear.

5

Wybrane zagadnienia współpracy UHMW PE z tkanką kostną

Sobociński M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

294--296

PL

Praca obejmuje tematykę zastosowania endoprotez połowicznych obejmujących skojarzenie: głowa metalowa - naturalna panewka lub też głowa wykonana z UHMWPE i naturalna panewka. W pracy podano wyniki przeprowadzonych analiz mające na celu określenie parametrów współpracy tkanki z materiałami stosowanymi w implantologii. Określano opory tarcia w zamodelowanych układach oraz krzywe zużycia dla tych par trących.

EN

The paper includes the subject areas of application of partial endoprostheses composed of either metal head and natural cup, or UHMWPE head and natural cup. The paper includes empirical results of the analysis conducted to designate parameters of cooperation between the tissue and implanted materials. Friction resistances in modelled sets as well as curves of the wear have been assigned for the friction pairs.

6

Rozkład naprężeń występujących w węźle tarcia endoprotezy całkowitej dwuprzedziałowej stawu kolanowego

Nabrdalik M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

275--278

PL

W pracy dokonano analizy rozkładu naprężeń występujących w węźle tarcia endoprotez dwuprzedziałowych (dwukłykciowych) stawu kolanowego. Analiza ta została przeprowadzona za pomocą obliczeń numerycznych. Zastosowanie metody elementów skończonych, pozwala na obliczenie i przedstawienie rozkładu naprężeń w poszczególnych elementach modelu obliczeniowego.

EN

The paper presents the numerical analysis of stress occurring in the friction node of bi-condylar knee endoprostheses. The Finite Elements Method allows to calculate and present the stress distribution in all elements of the computing model.

7

Badania strukturalne i wytrzymałościowe stopu Co-Cr-Mo na konstrukcje protetyczne w technologii odlewania i spiekania laserowego

Bojko Ł., Ryniewicz A. M., Bogucki R., Pałka P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 5

29-32

PL

Laserowe spiekanie proszków metali (DMLS) jest nową technologią otrzymywania konstrukcji w procedurze CAD/CAM. Celem była identyfikacja strukturalna i wyznaczenie parametrów wytrzymałościowych stopu kobaltu na stałe uzupełnienia protetyczne wykonywane w dwóch technologiach. Materiałem badań był stop Co-Cr-Mo, z którego uzyskano próbki w technologii odlewania oraz w technologii DMLS. Stwierdzono, że DMLS jest technologią preferowaną do wykonawstwa konstrukcji dla protetyki i może stanowić alternatywę dla tradycyjnej metody odlewania.

EN

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) is a new technology for obtaining reconstruction in the CAD / CAM procedure. The aim was to identify the structural and determination of strength parameters of cobalt alloy intended for fixed prosthetic restorations. carried out in two technologies. Test material was a Co-Cr-Mo alloy, from which the sample were obtained in a casting technology and DMLS technology. It was found that the DMLS is preferred technology for manufacturing reconstruction for prosthetics and can be an alternative to the traditional method of casting.

8

Struktura i właściwości stopu CoCrMo spiekanego metodą SPS

Miler M., Garbiec D., Saternus M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 9

632-637

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz analizy struktury spieków z proszku stopu CoCrMo (ASTM 75) wytworzonych metodą iskrowego spiekania plazmowego. Spiekanie realizowano w temperaturze 1050ºC z szybkością nagrzewania 100°C/min, przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 100 MPa. Czas spiekania wynosił odpowiednio 5, 10 i 15 minut. Na podstawie uzyskanych wyników badań wykazano wpływ czasu spiekania na właściwości mechaniczne spieków. Największą twardością (381 HV0.5) oraz wytrzymałością na rozciąganie (1280 MPa) i na ściskanie (1847 MPa) odznaczają się próbki spiekane w czasie 5 minut.

EN

The paper presents results of strength and structural tests of sintered samples made of CoCrMo powder alloy (ASTM F75) and received by spark plasma sintering. The sintering process was carried out at a temperature of 1050ºC, using a heating rate of 100°C/min under compaction pressure of 100 MPa. Samples were sintered at different times − 5, 10 and 15 minutes. On the basis of research results was rated the impact of sintering time on the mechanical properties of obtained sintered samples. The samples sintered in time 5 minutes had the highest hardness (381 HV0.5), tensile strength (1280 MPa) and compressive strength (1847 MPa).

9

Influence of the casting temperature on dental Co-base alloys properties

Reimann Ł., Dobrzański L.A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 60, nr 1

5--12

EN

Purpose: The goal of the study is to find the relationship between the value of casting temperature on corrosion resistance, hardness and mechanical properties of two Co-Cr-Mo alloys Remanium 2000+ and Wirobond LFC used in dentistry. Design/methodology/approach: Realized investigations starts from preparing the mould and cast two CoCrMo alloys in 1430, 1440, 1450 and 1460°C. Electrochemical corrosion research were made in water centre which simulated artificial saliva environment, by recording of anodic polarization curves with use the potentiodynamic methods. The compression strength, yield strength and unit shortening was evaluated during the static compression tests on multi-role testing machine MTS. Hardness test were obtained by use the microhardness FM ARS 9000 FUTURE TECH Vickers methods with load 1 kg. Findings: The manufacturing conditions for the Co-Cr-Mo alloys are one of the possible method which effects in increase or decrease of the safety factor in construction. Realized research of the increasing casting temperature about 10-20°C in regard to conditions offered by producer was found that hardness and corrosion resistance change only in small value, while corrosion current of samples casted from 1460°C increase by one order of magnitude to casting from 1430°C. Increase or decrease casting temperature results in decrease the mechanical properties yield strength and compression strength for both alloys. Practical implications: Scientific research of the cobalt alloys used on the dentures confirmed that casting temperature as one of the condition during the manufacturing influence on the most important useful properties like corrosion resistance, strength of the prosthetic constructions and machinability of the CoCrMo alloys. Originality/value: The paper presents an effect of correct selection the casting temperature, on the most important properties of CoCrMo alloys use in dental engineering.

10

The mechanical properties of PVD coatings deposited on nitrided CoCrMo alloy

Ortega-Saenz J.A., Hernandez-Rodriguez M.A.L., Michalczewski R., Smolik J., Szczerek M.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

173-186

EN

The paper concerns the evaluation of mechanical properties of the composite: 'nitrided layer-PAPVD coating' created on CoCrMo alloy intended for biotribological applications. Five nitriding processes with varying nitriding potential (p(N2/H2) =1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0) were selected for optimising. The modulus of elasticity and nanohardness of nitrided layers were measured by nanoindentation. Cross-sections were examined by means of scanning electron microscopy (SEM) in order to determine the thickness and the uniformity of the affected zone after nitriding. The change in surface roughness was studied with the help of 3D roughness parameters obtained by atomic force microscopy (AFM) and the phase composition was determined by means of X-ray diffraction (XRD). It was found that the most suitable properties of the surface layer were achieved by nitriding at p(N2/H2) = 2.5. CrN as well as multilayer (TiN/CrN)x3 PAPVD coatings were deposited onto the substrates with and without nitiriding for evaluation of the nitriding effect on the adhesion. CoCrMo alloy nitrided sample was included for comparison. All these conditions were characterised by means of AFM, nanohardness, SEM, and scratch test. The duplex technology applied to CoCrMo orthopaedic alloy allows for a significant increase of the adhesion of the PAPVD coatings and the improvement of the load carrying capacity of the CoCrMo orthopaedic alloy.

PL

Artykuł dotyczy oceny mechanicznych właściwości kompozytu warstwa azotowana/powłoka PVD utworzonego na stopie ortopedycznym CoCrMo stosowanym w aplikacjach biotribologicznych. Przeprowadzono optymalizację procesu azotowania dla potencjału azotowego wynoszącego (p(N2/H2) = 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 i 3,0). Dla uzyskanych warstw azotowanych wykonano pomiary modułu elastyczności i nanotwardości. W celu oceny grubości i jednorodności uzyskanych warstw wykonano obserwacje mikroskopowe (SEM) przekrojów poprzecznych. Zmiany chropowatości powierzchni zostały ocenione za pomcą stereometrycznych parametrów mierzonych z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych (AFM), natomiast zmiany składu fazowego za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Uzyskane wyniki wskazały, że najkorzystniejsze właściwości warstwy wierzchniej uzyskano dla potencjału p(N2/H2), wynoszącego 2,5. Dokonano oceny wpływu azotowania podłoża na adhezję powłoki CrN oraz (TiN/CrN)x3 osadzanych metodą PAPVD z wykorzystaniem technik AFM, nanotwardościomierza, SEM oraz scratchtestu. Wykazano, że technologia duplex stosowana do ortopedycznego stopu CoCrMo? pozwala na znaczne zwiększenie adhezji powłok PAPVD oraz poprawę jego właściwości przeciwzużyciowych.

11

Effect of the conditions of a biomimetic process on the formation of apatite on cobalt base alloys

Escobedo Bocardo J. C., Lopez Heredia M. A., Cortez D. A., Medina Ramirez A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

923-932

EN

The effect of the chemical and the heat treatments on the formation of apatite on cobalt based alloys were evaluated. Five cobalt base alloys were used. The metallic samples were chemically treated with KOH or NaOH solutions (0.5, 3 or 5M) at 60°C and heat treated at 600°C. Some experiments were conducted using samples without chemical or heat treatment. The samples were immersed in two different simulated body fluid solutions, one with an ion concentration nearly equal to that of human blood plasma (SBF), and other with 1.5 times that concentration (1.5SBF). After the immersion in the SBF solution a thin ceramic layer containing Ca and P was found on the surface of those samples with a heat treatment, while on those without it mainly compounds containing Ca, O and C were found, regardless of the concentration, alkaline solution or alloy used. After the immersion in a 1.5SBF solution a dense ceramic layer was observed on all the surfaces of the metallic samples treated. The Ca/P ratio obtained indicated a compound formed on the surface of the samples corresponding to a Ca-deficient apatite. The interface was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX) and X-Ray Diffraction (XRD).

PL

Formowanie sie warstwy apatytowej powierzchni stopów kobaltowych w wyniku obróbki cieplno-chemicznej było przedmiotem badań. Stopy takie stosowane są w produkcji protez ortopedycznych lub dentystycznych, zaś powłoka apatytowa sprzyja ich bioaktywności i osteointegracji w środowisku ciała ludzkiego. Przebadano pięć stopów CoCrMo, które poddawano działaniu roztworu KOH i NaOH o 3 różnych stężeniach (0.5, 3 i 5 M) a następnie poddawano obróbce cieplnej w temperaturze 60°C. Na koniec procesu obróbki cieplno-chemicznej zanurzano badane próbki w roztworach symulujących środowisko ciała ludzkiego (skład roztworu zbliżony do składu plazmy krwi ludzkiej) na okres 21 dni. Stosowano 2 typy takich roztworów: roztwór o stężeniu jonów zbliżonym do plazmy krwi (SBF), zaś drugi o stężeniu jonów powiększonym o 50% (1.5SBF). Zastosowanie roztworu SBF powodowało powstawanie cienkiej warstwy ceramicznej zawierającej wapń i fosfor gdy próbka podlegała obróbce cieplnej, zaś w przeciwny wypadku warstwa składała się z wapnia fosforu i tlenu. Zanurzanie w roztworze 1.5 SBF powodowało powstawanie gęstej warstwy ceramicznej na każdej zbadanych próbek. Stosunek Ca/P odpowiadał składowi apatytu z pewnym deficytem wapnia. Badania próbek wykonywano metodami skaningowej mikroskopii elektronowej, oraz metodami rentgenograficznymi (EDX — Energy Dispersive XRay, XRD — XRay Diffraction).

12

Aspekty technologiczne otrzymywania kompozytów szklano-metalicznych na osnowie stopu implantacyjnego Co-Cr-Mo

Oksiuta Z., Dąbrowski J. R., Szczepanik S.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 11

306-310

PL

Przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości mechanicznych (wytrzymałości na ściskanie, twardości) kompozytów otrzymanych na bazie stopu Co-Cr-Mo z różną zawartością bioszkła (5,10,15% mas.). Wstępnie prasowane jednostronnie i spiekane próbki poddano dwóm różnym metodom dogęszczania: doprasowaniu obwiedniowemu na zimno wraz z obróbką cieplną i kuciu na gorąco w temperaturze 1150°C. Przeprowadzone badania wykazały, że dodatek bioszkła, w obu przypadkach, powoduje zmniejszenie gęstości, wytrzymałości na ściskanie oraz ciągliwości próbek. Z analizy struktury otrzymanych materiałów wynika, że cząstki bioszkła nie łączą się trwale z metaliczną osnową stopu, co ma wpływ na właściwości wytrzymałościowe kompozytów. Porównując obie metody dogęszczenia, korzystniejsze wyniki otrzymano po kuciu na gorąco.

EN

The results of microstructure and mechanical properties of Co-Cr-Mo alloy-based biocomposites with different contents (5, 10,15% wt.) of bioglass addition (15% CaO, 9% P2O5, 76% SiO) [7, 8] have been studied. The Co-Cr-Mo alloy powder after blending with bioglass was singleaction pressed and sintered in the argon atmosphere at the temperature 1230°C. The morphology of powder particles is shown in Figure 1. The sinters were divided into two groups. The first group of samples was cold repressed on PXW100A rotary press and heat treated at the temperature of 1230°C. The microstructure and mechanical properties of samples are presented in Figure 3 and Table 2. The second group of speciments was hot forging at the temperature of 1150°C. The results of structural examination and mechanical properties are shown in Figures 4, 5 and Table 3. The most homogenous structure was obtained with 5% wt. of the bioglass additions. With the increase of bioglass contents the homogeneity and mechanical properties (ultimate compressing strength and hardness) decrease. The structure invesligation revealed that the bioglass particles are not sufficient settled in the metallic matrix (Fig. 4d). Comparing two methods of repressing significantly better properties of the samples were obtained after hot forging.

13

The influence of deposition conditions of TiO2 sol-gel coatings on properties of Co-Cr-Mo alloy

Pietrzyk B., Miszczak S., Gawroński Z., Chęcmanowski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

284-286

EN

TiO2 sol-gel coatings were prepared on Co-Cr-Mo alloy used for implants. The influence of the temperature and time of annealing on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of the alloy were investigated. Results showed that beneficial mechanical properties and microstructure of the alloy were retained after the annealing of coatings. The corrosion resistance of TiO2 coated Co-Cr-Mo alloy in Ringer solution was significantly improved compared with the bare alloy.

PL

Powłoki TiO2 nakładano metodą zol-żel na, używany na implanty, stop Co-Cr-Mo. Badano wpływ temperatury i czasu wygrzewania powłok na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i odporność korozyjną stopu. W wyniku badań stwierdzono, że po wygrzewaniu, zarówno korzystne właściwości mechaniczne jak i mikrostruktura stopu zostają zachowane. Natomiast odporność korozyjna stopu Co-Cr-Mo z powłoką TiO2, badana w roztworze Ringera, znacząco wzrasta w porównaniu z materiałem bez powłoki.

14

Structure of porous samples of Co-Cr-Mo alloy

Oksiuta Z., Dąbrowski J. R., Ratuszek W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

949-960

EN

This paper presents the results of structural examination of porous Co-Cr-Mo alloy for bio-implants samples received after different stages of technological powder metallurgy (PM) process. The material tests were conducted on the powder obtained using the water atomization process and subsequent annealing in hydrogen, followed by green compacts sintering, rotary cold repressing (on PXW100A press), as well as the final heat treatment. The powder particles of the Co-Cr-Mo alloy, after water atomisation, have a dendritic alpha-Co phase structure with a small volume of the hexagonal phase. The annealing in hydrogen atmosphere develops the isothermal epsilon-martensite transformation (fcc→hcp). The process of the green compacts sintering at the temperature of 1150°C shows a homogenous alpha-Co fine-grained structure, but the mechanical properties of samples are not satisfactory. The rotary cold repressing process causes an increase in the density and a rise in the strength parameter and hardness of samples, but the volume of the hcp-phase structure increases to 90%. The volume of the hcp-phase structure consistently increases together with the number of the repressing rotations. The temperature of the final heat treatment exerts favourable changes on the phase structure and the mechanical properties of samples. The samples after solution treatment at the temperatures ranging from 1150°C to 1250°C obtained a homogenous alpha-Co structure, good ductility and the highest mechanical properties.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych próbek otrzymanych ze stopu Co-Cr-Mo na bio-implanty, metodą metalurgii proszków (MP), po różnych etapach procesu technologicznego. Badaniom poddano materiał wyjściowy - proszek po rozpyleniu wodą i wyżarzaniu w wodorze, następnie badano próbki po spiekaniu, doprasowaniu obwiedniowym na zimno oraz końcowej obróbce cieplnej. Bezpośrednio po rozpyleniu wodą cząstki proszku stopu Co-Cr-Mo mają dendrytyczną strukturę roztworu stałego alpha-Co (RSC) oraz niewielkie ilości fazy epsilo-Co. Proces wyzarzania proszku w wodorze w temperaturze 1000C powoduje, na skutek izotermicznej przemiany martenzytycznej, zwiekszenie udziału objetościowego fazy heksagonalnej. Po spiekaniu w temperaturze 1150°C i wolnym chłodzeniu wraz z piecem próbki, o porowatosci ok. 30%, posiadaja jednorodną strukturę alpha-Co, drobne ziarno stosunkowo słabe właściwości mechaniczne. Proces doprasowania spowodował znaczące zwiększenie gęstości, podwyzszenie wartości umownej granicy plastyczności oraz mikrotwardości, przy czym udział fazy heksagonalnej zwiekszył się wraz ze zwiekszeniem stopnia odkształcenia próbek.

15

Numerical modeling and experimental investigation of Co-Cr-Mo alloys solidification

Bocardo Escobedo J., Cervantes Pedroza Carmen del L., Donizak J., Kolenda Z.

Archives of Metallurgy

|

2003

|

Vol. 48, iss. 1

53-73

EN

Solidification modeling based on classical macroscopic energy, mass, momentum and solutecontinuity equations does not allow to predict of microstructural parameters satisfactorily. In past decades several attemps have been made for the developing of modelling methodology for the coupling macro transport equations with the transformation kinetics in the micro scale. The micromodeling focused to the multicomponent alloys is still rare, despite the majority of the new industrial alloys are formed from complex multicomponent systems. the paper presents the micromodeling procedure coupled with thermodynamic calculation and experimental investigations for the Co-Cr-Mo alloys, frequently used as biomaterials for the production of endoprotheses. Both, experimental and numerical results showed that: the grain structure is mainly influenced by the cooling rate, the partition coefficients exhibit significant dependency on the cooling rate, the high cooling rate promotes early formation of fine intragranular carbides.

PL

Modelowanie krzepnięcia stopów metali oprte na klasycznych makroskopowych równaniach bilansu pędu, energii, masy nie pozwalają na symulacje mikrostrukturalnych parametrów odlewów z wystarczającą precyzją. W ostatnich dekadach podjęto szereg prób w celu opracowania metodologii modelowania matematycznego procesu krzepnięcia, które bazują na sprzęgnięciu makroskopowych równań transportu z kinetyką transformacji fazowej w skali mikroskopowej. Jednak prace poświęcone modelowaniu krzepnięcia stopów wieloskładnikowych sa nadal rzadkie, mimo iż stopy te mają istotne znaczenie przemysłowe. Artykuł przedstawia propozycję procedury obliczeniowej mikromodelu skojarzonej z obliczeniami termodynamicznymi i badaniami eksperymentalnymi dla stopów na bazie układu Co-Cr-Mo, które znajdują zastosowanie przy produkcji bio-materiałów do wytwarzania endoprotez. Zarówno wyniki eksperymentalne jak i rozwiązania modelowe potwierdzaja, iż struktura ziarnowa badanych stopów oraz współczynniki podziału wykazują istotną zależność od szybkości studzenia, oraz iż wysoka szybkość studzenia promuje wczene tworzenie się wewnątrzziarnowych węglików.