Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modification of titanium and its alloys implants by low temperature surface plasma treatments for cardiovascular applications

Wierzchoń T., Witkowska J., Morgiel J., Sowińska A., Tarnowski M., Czarnowska E.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

130--139

EN

Impairment of the cardiovascular system is a major cause of mortality in humans. Cardiac implants are made mostly of titanium and its alloys and various methods have been used to improve their surface properties. Titanium nitride — TiN and titanium oxide — TiO2 surface layers are promising materials to improve biocompatibility in this respect. Modifying their surface properties in the nanoscale may impact their protein adsorption and cellular response to the implant. Nitriding and oxynitriding processes in low-temperature plasma, also involving the use of an active screen, seem to be prospective methods in the production of titanium nitride and oxide forming an diffusive outer zone of titanium nitride TiN (nanocrystalline) + Ti2N + α-Ti(N) or oxynitrided TiO2(nanocrystalline) + TiN + Ti2N + α-Ti(N) surface layers on titanium alloy. Also a hybrid method that combines oxidizing and the RFCVD process for producing a-C:N:H (amorphous carbon modified with nitrogen and hydrogen) + TiO2 (nanocrystalline titanium oxide-rutile)-type composite surface layers on NiTi shape memory alloys is noteworthy in the context of medical applications. The paper presents the characteristics of these diffusion multi-phase layers in terms of their microstructure, topography, hardness, residual stress, corrosion and wear resistance, wettability as well as biological properties such as: adsorption of proteins — fibrinogen and albumin, and platelet adhesion during interaction with blood components (human plasma and platelet-rich plasma). The results suggest that these layers, produced using the new hybrid processes, exhibit a high potential for improving cardiac implant properties. The article is based on research carried out by the authors and the interpretation of the obtained results is made on the basis of literature data regarding the surface layers of titanium oxides and titanium nitride produced by various methods.

PL

Choroby układu krążenia są jedną z głównych przyczyn śmiertelności u ludzi. Biozgodność i inne właściwości implantów kardiologicznych, wytwarzanych z tytanu i jego stopów, można kształtować, stosując różne metody inżynierii powierzchni. W pracy przedstawiono charakterystykę wielofazowych, dyfuzyjnych warstw powierzchniowych typu TiN + Ti2N + α-Ti(N) oraz TiO2 + TiN + Ti2N + α-Ti(N) wytwarzanych w niskotemperaturowej plazmie na stopie tytanu Ti6Al4V, także z wykorzystaniem aktywnego ekranu, pod kątem ich mikrostruktury, topografii powierzchni, twardości, stanu naprężeń własnych, odporności na korozję i zużycie, zwilżalności oraz właściwości biologicznych, takich jak: adsorpcja białek — fibrynogenu i albuminy oraz adhezja płytek krwi podczas inkubacji z ludzkim osoczem i osoczem bogatopłytkowym. Przedstawiono także wyniki badań warstw typu TiO2 oraz a-CNH + TiO2 wytwarzanych na stopie z pamięcią kształtu NiTi. Artykuł prezentuje wyniki badań przeprowadzonych przez autorów, a interpretacji uzyskanych wyników dokonano w porównaniu z danymi literaturowymi dotyczącymi powierzchniowych warstw złożonych z tlenku tytanu i azotku tytanu wytwarzanych różnymi metodami.

2

The influence of repeated heating and cooling process on the transformation characteristics in Ni-Ti alloy

Kuś K.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2010

|

nr 13

203-211

EN

The transformation characteristics of a near-equiatomic polycrystalline Ni-Ti alloy in an annealed state (600°C/30 min/air-cooling) were determined by DSC measurements in order to investigate the effect of repeated heating and cooling process through the martensitic transformation region. It was observed that transformation profiles exhibited qualitative differences depending on the number of executed heating and cooling cycles. Due to the increasing number of thermal cycles, the forward transformation changed from a one-stage (B2→B19') to a two-stage (B2→R→B19') reaction while the reverse martensitic transformation showed the one-stage character (B19'→B2), independently of the number of achieved cycles. The other thermal properties were also found to change with thermal transformation cycles. Based on the calorimetric results and literature studied, it is thought that observed changes in transformation characteristics can be attributed to the modifications of the alloy microstructure. In this case the introduced defects which are accumulated during the thermal cycles play an important role.

PL

Metodą pomiarów DSC wyznaczano charakterystyki cieplne przemian fazowych w stopie polikrystlicznym Ni-Ti o składzie bliskim równoatomowemu, w stanie po wyżarzaniu (600°C/30 min/chłodzenie w powietrzu) w celu zbadania wpływu procesu wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia w obszarze występowania przemiany martenzytycznej. Stwierdzono, że rejestrowane profile DSC przemian przejawiały jakościowe zmiany w zależności od liczby wykonanych cykli cieplnych. Wraz ze wzrostem liczby cykli przemiana z ang. "wprost" zmieniła się od jednostopniowej (B2→B19') do dwustopniowej (B2→R→B19'), podczas gdy przemiana odwrotna wykazywała sekwencję jednostopniową (B19'→B2), niezależnie od zrealizowanej liczby cykli. Poza tym ustalono, że inne właściwości cieplne również się zmieniają. Na podstawie uzyskanych wyników kalorymetrycznych oraz przeglądu literatury można sądzić, że obserwowane zmiany w charakterystykach cieplnych mogą być spowodowane modyfikacją mikrostruktury stopu. W tym przypadku defekty oraz ich nagromadzenie się wskutek wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia odgrywają główną rolę.

3

Struktura i przemiana martenzytyczna kompozytu NiTi-TiC

Goryczka T., Szaraniec B., Lelątko J.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 1

30-34

PL

Kompozyt NiTi-TiC wytworzono metodą metalurgii proszków. Uzyskane kompozyty zawierały 3 oraz 5% mas. TiC. Wykonana analiza składu chemicznego wykazała niewielkie rozbieżności pierwiastków niklu i tytanu znajdujących się w osnowie kompozytu. Analiza składu fazowego przeprowadzona w mikroobszarach metodą dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych ujawniła istnienie wokół cząstek TiC obszarów fazy równowagowej Ti2Ni. Pozostałą część osnowy stanowił martenzyt o sieci jednoskośnej B19'. Przemiana martenzytyczna miała charakter odwracalny i zachodziła jednostopniowo. Dodatek TiC w objętości do 5% mas. nie spowodował istotnych zmian temperatur charakterystycznych przemiany martenzytycznej wytworzonych kompozytów w stosunku do spiekanego stopu NiTi. Stabilizacja przemiany martenzytycznej następowała po 20 cyklach cieplnych.

EN

Composite NiTi-TiC was produced by use of powder metallurgy, with addition of titanium carbide: 0, 3 and 5 wt. % Analysis of chemical composition revealed homogeneity of nickel and titanium element distribution in composite matrix - negligible differences in element contents was stated. Phase identification, which was carried out with use of electron back scatter diffraction, showed that TiC particles were surrounded by equilibrium Ti2Ni phase. This phase does not take part in the martensitic transformation. The rest of the composite matrix consisted of the B19' martensite. The composite matrix transformed to the parent phase in one step. Moreover, the martensitic transformation occurred as a reversible one. Addition of titanium carbide in amount up to 5% did not influenced course of the martensitic transformation as well as its transformation temperatures. Thermal cycling of the composites leaded to decrease of the transformation temperatures and enthalpy. It might be due to the presence of local stress caused by TiC particles and/or reaction between dislocations and martensitic plates. The TiC particles can occur as an obstacle for martnesitic plates. In results of that lowering temperature is required to complete transformation. The transformation stabilizes after 20 thermal cycles.

4

Analiza zmian pseudosprężystych własności stopu NiTi z pamięcią kształtu spowodowanych implantacją jonową

Levintant-Zayonts N., Kucharski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 1

45-53

PL

Stopy z osnową NiTi należą do grupy najlepszych materiałów z pamięcią kształtu. Szeroki zakres zastosowań w medycynie i technice powoduje zwiększenie roli stanu ich powierzchni. Zagadnienia modyfikacji powierzchni stopu NiTi w kontekście polepszenia jej charakterystyk - z jednej strony i zachowania funkcjonalnych własności (efektu pamięci kształtu i pseudo-sprężystości) z drugiej strony, stawiane są coraz częściej. W pracy zaprezentowano próbę oceny zmian własności mechanicznych stopu NiTi implantowanego azotem (zakres dawek IKW-KBKIO"'j/cm2). Wykorzystano test mikroindentacji. Przedstawiono badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych, głównie zmian odkształceń odzyskiwanych i trwałych, a także temperatur charakterystycznych implantowanego topu NiTi w warunkach pokojowej i podwyższonej temperatury.

EN

It is well known that the NiTi alloys exhibit extraordinary shape memory and superelastic properties. These properties result from reversible martensitic transformation [1]. The problem of constituting a protective surface coating for the shape memory alloys (SMA) is the most acute for potential applica-tions of this materiał [2+4], Thus, the problem of improving the surface pro-tective properties and maintain the functional properties of SMAs is a subject of research and development [6, 7]. The presented work is focused on investigation of superelastic properties of an eąuiatomic shape memory NiTi alloy with a surface layer generated by means of nitrogen ion implantation (doses Ixl0 17+3xl0 18 j/cm2). We apply the spherical indentation (microiiidenlation) test for study of the superelastic phenomenon.

5

Wybrane charakterystyki funkcjonalne stopu ni-ti z pamięcią kształtu w warunkach obciążeń termomechanicznych

Kuś K.

Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych

|

2007

|

nr 22

231-243

PL

Niniejszy artykuł dotyczy badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych (głównie zmian odkształceń odzyskiwanych i trwałych) w stopie Ni-Ti w trakcie cyklicznego obciążania termomechanicznego. Efekt pamięci kształtu (SME) był oceniany na zestawie pomiarowym, w którym deformacja materiału odbywała się przez zginanie. SME był indukowany wskutek obciążeń termomechanicznych o różnych profilach. Wstępne wyżarzanie w różnych warunkach umożliwiło uzyskanie określonych temperatur krytycznych przemian fazowych w badanym stopie. Przemiany fazowe oceniano za pomocą różnicowej analizy kalorymetrycznej (DSC). Z kolei identyfikację fazową po obróbce wyżarzania przeprowadzono przy użyciu metody dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD). Ustalono, że na zmiany badanych odkształceń mają wpływ różne stosowane profile obciążeń termomechanicznych, zwłaszcza realizacja odzysku kształtu w polu naprężeń. Nie bez znaczenia są także zachodzące zmiany w mikrostrukturze materiału poddanego obciążeniom cyklicznym.

EN

This paper deals with the testing work to examine some selected shape-memory characteristics (mainly recovery and permanent strains) in the Ni-Ti alloy during the thermomechanical cycling. The variations of shape memory effect (SME) were assessed using a special bending set-up, and discussed with respect to different thermo-mechanical loading profiles. The required phase-transformation temperatures of the alloy under examination were achieved by applying the annealing process at different temperatures for different times. The phase transformation behavior was observed using a differential scanning calorimeter (DSC). The X-ray diffractometry (XRD) was employed to identify phases present after the annealing heat treatment. It was found that the nature of a transformation cycle during two applied thermo-mechanical loading profiles (especially, the stress during reverse phase transformation), and also changes developed in the microstructure of a cycled material can affect behavior of strains.

6

Supersprężyste implanty NiTi dla ciągłej dystrakcji kości

Lekston Z., Stróż D., Morawiec H.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 67-68

38-42

PL

Zasadniczym założeniem tej pracy było osiągnięcie nadsprężystości implantów użytych do dystrakcji kości dla korekcji deformacji czaszkowo-twarzowych. Opisano dwie możliwości przygotowania nadsprężystych, sprężynowych implantów użytych w kranioplastyce. W pierwszej użyto nadsprężyste, proste druty jako sprężyny w kształcie Omega lub U. Nadsprężystość jest indukowana w drutach przez wstępną deformację na zimno i wyżarzanie poniżej temperatury rekrystalizacji. Struktura dyslokacyjna i mało-kątowe granice ziaren są charakterystyczne dla struktury tych drutów. Druga możliwość indukowania nadsprężystości w sprężynach pierścieniowych bazuje na umocnieniu wydzieleniowym. W tym celu użyto stop z wyższą zawartością niklu (51%at.), w którym wydzielanie koherentnych cząstek fazy Ni4Ti3 prowadzi do umocnienia osnowy i pozwala osiągnąć wyraźne plateau naprężania na krzywej naprężenie-odkształcenie. Przydatność uzyskanych implantów wykazano w zastosowaniach klinicznych.

EN

The basic assumption of his work was to achieve the superelastic behaviour of implants used for bone distraction for correction craniomaxillofacial deformities. This paper describes two possibilities of preparing the superelastic spring implants used in cranioplasty. In the first one the superelastic straight wires were used for Omega and U-shape springs. The superelasticity is induced to the wires by a proper cold deformation and annealing below the recrystallization temperature. Dislocation cells and low angle grain boundaries are characteristic for the structure of these wires. The second possibility of the superelasticity induction into ring springs is based on the precipitation hardening. For this purpose an alloy with higher amount of nickel (51 at%) was used at which precipitation of the Ni4Ti3 coherent particles leads to the matrix hardening and allows to achieve a distinguish stress plateau on the stress-strain curve. The obtained implants have shown their usefulness in clinical applications.

7

Struktura warstw węglowych wytworzonych na stopach NiTi wykazujących pamięć kształtu

Lelątko J., Goryczka T., Rówiński E., Pączkowski P., Drdzeń A., Morawiec H.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 63-64

34-36

8

Problematyka doboru własności stopu NiTi do zastosowań w chirurgii rekonstrukcyjnej

Kaczmarek M.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 65-66

55-56

9

Warstwy azotkowe dla ochrony stopów NiTi wykazujących efekt pamięci kształtu

Goryczka T., Pączkowski P., Lelątko J., Wierzchoń T., Morawiec H.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

R. 9, nr 58-60

127-129

10

Struktura i właściwości warstw tlenoazotowanych nakładanych na stop Ni-Ti

Goryczka T., Pączkowski P., Lelątko J., Wierzchoń T., Paszenda Z., Morawiec H.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

R. 9, nr 58-60

159-161

11

Umocnienie wydzieleniowe stopu NiTi dla zaindukowania nadsprężystych własności pierścieni użytych w korekcji czaszki

Morawiec H., Lekston Z., Kobus K., Węgrzyn M., Drugacz J.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 46

9-12

PL

Podstawowym założeniem było osiągnięcie ciągłej, stałej siły w szerokim zakresie deformacji nasprężystych pierścieni użytych w korekcji czaszkowej. Nasprężyste własności pierścieni uzyskano w procesie starzenia uprzednio ukształtowanych pierścieni, które powoduje znaczące umocnienie, jako rezultat wydzielania koherentnych cząstek Ni4Ti3.

EN

The basic assumption was to achieve a continuous and constant force in a wide range of deformations superelastic rings used for cranial correction. Superelastic properties of the rings were induced in the process of ageing of the already formed rings which causes significant hardening as a result of the precipitation of coherent Ni4Ti3 particles.

12

Struktura i odporność korozyjna azotowanej powierzchni stopu NiTi dla zastosowań medycznych

Lelątko J., Pączkowski P., Goryczka T., Wierzchoń T., Paszenda Z., Morawiec H.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

133--135

13

Charakterystyka pasywowanych powierzchni stopów NiTi wykazujących efekt pamięci kształtu

Morawiec H., Lelątko J., Winiarski A., Stergioudis G., Goryczka T., Pączkowski P.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 37

32-35

14

Cykliczność efektu pamięci kształtu a naprężenia resztkowe w stopach NiTi

Breczko T., Kuś K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika

|

2001

|

Z. 24

83--90

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych nad ewolucją resztkowych pól sprężystych w procesie termo-mechanicznego obciążania stopów z pamięcią kształtu. Pola sprężyste były charakteryzowane przez średniokwadratowe mikroodkształcenia i wielkości obszarów rozpraszania koherentnego. Badania były wykonywane na próbkach ze stopu Ni50,6Ti49,4 głównie przy użyciu metod rentgenowskich. Na podstawie zmian linii dyfrakcyjnych austenitu były określane parametry strukturalne przy zastosowaniu metody analizy harmonicznej Fouriera. Doświadczalnie wykazano, że na podstawie zmian pól naprężeń resztkowych można oceniać właściwości funkcjonalne badanych materiałów.

EN

In this paper the experimental results of the residual stress field in shape memory alloy (SMA) are presented. The experimental data are based on the investigation of the changes in the root-mean-square (RMS) micro-strains and size of coherent block caused by thermal and mechanical loading. The study is performed on the samples of Ni50,6Ti49,4 alloy. In the material the external loading was applied with subsequent data recording using the X-ray method in austenite. The structural parameters have been calculated using harmonic analysis method. The changes in these structural parameters can be helpful for evaluate functional characteristics of the alloys under investigation.