Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Preliminary Investigations of Structure and Properties of TIG Welded Ti-6Al-4V Alloy

Dewangan Saurabh, Ranjan Raushan, Chattopadhyaya Somnath, Gope Deepak, Bogdan-Chudy Marta

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2021

|

Vol. 15, no 1

156--165

EN

The titanium (Ti) and its alloys are taken into interest for commercial purpose due to its low density, high yield strength and high corrosion resistance properties. The present work deals with microstructural observation and mechanical property analysis of tungsten inert gas (TIG) welded Ti-6Al-4V alloy joints. For the purpose, two different set of plates were welded at same current and voltage, i.e., 190 A and 24 V, by the TIG welding technique. A critical analysis of the microstructure and mechanical properties like tensile strength and hardness of the welded Ti-6Al-4V plates was carried out in this work. It was found that both plates showed different behavior during the tension test. Plate 1 had 464.54 MPa of tensile stress and it broke at the welded joint. Plate 2 was unaffected at the welded zone but was broken at the base metal zone. The second plate had tensile strength of 501.83 MPa. According to the hardness test, both the welded plates possessed the highest hardness at the welded zone. However, plate 2 showed approximately 10% higher hardness than that of plate 2. A proper inter-relationship was observed between the mechanical behavior and microstructural appearance. The microscopic view of the welded joints revealed the presence of α, β and martensitic-α phases.

2

Numerical Modeling of Superplastic Punchless Deep Drawing Process of a TI-6AL-4V Titanium Alloy

Skrzat Andrzej, Wójcik Marta

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 1

127--136

EN

The numerical results of superplastic punchless deep drawing of the Ti-6Al-4V titanium alloy were presented in this paper. The material behavior subjected to the forming process was characterized by deformation-microstructure constitutive equations including the grain growth. Superplastic stress-strain characteristics used in the numerical simulations were computed with the application of authorial program. The explicit integration scheme is used in solving differential equations. The numerical simulations of the super-elastic deep drawing were made with finite element method analysis. The von Mises stress distribution in the blow-forming process was obtained. The possible faults of extrusions caused by the improper load history as well as unsuitable pressure were also presented in this paper. The numerical simulations included in this research allow for the proper choice of material and drawing parameters which can help to optimize the superplastic forming process.

3

Właściwości powłok hydroksyapatytowych modyfikowanych nanocząsteczkami srebra

Miler M., Sulej-Chojnacka J., Borowski J.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 7

309--315

PL

Głównym celem badań było określenie ilości uwalnianych jonów srebra z powłok hydroksyapatytowych modyfikowanych nanocząstkami srebra. Próbki do badań uzyskano poprzez modyfikację powierzchni stopu tytanu Ti6Al4V, polegającą na natryskiwaniu plazmowym hydroksyapatytu i następnie osadzaniu nanocząstek srebra z zawiesiny. Nanocząstki srebra ze względu na swoje silne właściwości bakteriobójcze są jednym z najbardziej obiecujących nanomateriałów w medycynie. Dzięki zastosowaniu nanocząstek srebra możliwe jest osiągnięcie wysokiego działania przeciwdrobnoustrojowego przy jednoczesnym zastosowaniu niskich stężeń srebra. Z uwagi na aktywne oddziaływanie nanocząstek srebra na ludzki organizm podjęto działania mające na celu wyznaczenie ilości uwalnianych jonów z powierzchni, a także określenie przewodnictwa jonowego. Ponadto modyfikowane powłoki hydroksyapatytowe poddano badaniom zwilżalności powierzchni oraz odporności korozyjnej.

EN

The main purpose of this study was to investigate the kinetics of silver ions release process from hydroxyapatite coating modified with silver nanoparticles. Test samples were obtained by modification of surface of the Ti6Al4V titanium alloy, such modification based on plasma spraying of hydroxyapatite and then deposition of silver nanoparticles from the suspension. Silver nanoparticles because of their strong antibacterial properties are one of the most promising nanomaterials in medicine. Thanks to the use of silver nanoparticles, it is possible to achieve a high antimicrobial activity at a low silver concentration. Due to active interaction of silver nanoparticles on the human body a study to designate the amount of ions released from the surface, as well as the determination of ionic conductivity was carried out. Furthermore, the surface wettability and corrosion resistance study of the modified hydroxyapatite coatings was conducted.

4

Trwałość wysokocyklowa stopów metali lekkich

Cieśla M., Marek A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 8

546--548

PL

Praca dotyczy badań zmęczenia wysokocyklowego przerabianych plastycznie stopów metali lekkich, mających zastosowanie między innymi w technice lotniczej. Przydatność stopów metali lekkich na elementy konstrukcyjne urządzeń determinowana jest, oprócz ich niskiej gęstości, także szeregiem korzystnych właściwości mechanicznych, a w przypadku zastosowań na elementy środków transportu dodatkowo dobrą wytrzymałością zmęczeniową. Materiał do badań stanowiły pręty po przeróbce plastycznej na gorąco ze stopów magnezu AZ31 i AZ61, dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-4V oraz stopu aluminium 2017A (T451). Do badań zmęczenia wysokocyklowego w warunkach zginania obrotowego przy współczynniku asymetrii cyklu R= −1 wykonano próbki walcowe o średnicy d0=8 mm. Przeprowadzono próby w zakresie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano charakterystyki trwałości zmęczeniowej badanych materiałów. W badaniach zmęczenia wysokocyklowego największą trwałość wykazał stopu tytanu Ti-6Al-4V.

EN

The paper refers to the research on high-cycle fatigue of wrought light metal alloys, applied, inter alia, in the aviation technology. Usefulness of the light metal alloys for various structural components is determined, apart from their low density, by a number of favourable mechanical properties and in the case of their use for components of transport means - additionally by good fatigue strength. The material for the research consisted of hot-worked rods made of AZ31 and AZ61 magnesium alloys, Ti-6Al-4V two-phase titanium alloy and 2017A (T451) aluminium alloy. Cylindrical specimens with a diameter of d0 = 8 mm were made for the fatigue test under high-cycle rotary bending conditions with the cycle asymmetry coefficient R = −1. The tests were carried out for a limited fatigue strength range. Based on the obtained results, fatigue life characteristics of the tested materials were drawn up. It was found that the Ti-6Al-4V alloy has the longest fatigue life.

5

Surface Modification Of Implants For Bone Surgery

Marciniak J., Szewczenko J., Kajzer W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2123-2129

EN

The study discusses the methods of surface modification methods for AISAI 316 L steel and Ti6Al4V ELI titanium alloy, dedicated to complex design implants used in bone surgery. Results of structural tests have been presented along with those evaluating the physicochemical properties of the formed surface layers. Clinical feasibility of the surface layers has also been evaluated. The developed surface modification methods improved the resistance to pitting, crevice and stress corrosion and ensured better biocompatibility. Moreover, the layers formed are marked by plasticity. Results of the tests performed show applicability of the evaluated methods of surface modification in complex shape implants for the clinical use.

PL

W pracy omówiono metody modyfikacji powierzchni stali AISAI 316 L oraz stopu tytanu Ti6Al4V ELI przeznaczonych na implanty o złożonej konstrukcji stosowanych w chirurgii kostnej. Przedstawiono wyniki badań struktury oraz własności fizykochemicznych wytworzonych warstw wierzchnich. Określono również przydatność wytworzonych warstw do zastosowań klinicznych. Opracowane metody modyfikacji powierzchni zwiększyły odporność na korozję wżerową, szczelinową i naprężeniową oraz poprawiły biokompatybilności. Ponadto wytworzone warstwy cechują się podatnością do odkształceń. Wyniki badań wykazały przydatność zastosowanych metod modyfikowania powierzchni implantów o złożonych kształtach do zastosowań klinicznych.

6

Experimental and simulation investigations of face milling process of Ti-6Al-4V titanium alloy

Niesłony P., Grzesik W., Habrat W.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2015

|

Vol. 39, nr 1

39--52

EN

This paper is focused on the finite element analysis of machining of Ti6Al4V titanium alloy in a nonorthogonal (3D) face milling process. The study was conducted for face milling with the cutting speed of 80 m/min, depth of cut of 1 mm, cutting width of 10 mm and different feed rates. The FEM simulations include the cutting force components and average maximum cutting temperatures. The simulation results were compared with experimental data obtained for similar milling process configuration. It was found that the kind of FEM constitutive model influences the force and temperature values. In this case the cutting force has a better match with experimental data when using the JC model. On the other hand, a good fitting for both feed and passive forces was achieved for the PL model. Additionally, a very good fitting for the cutting temperature using PL FEM model was obtained. It was also found that the feed rate has a significant effect on the average interface temperature and can be modelled by using FEM material models presented in the article.

PL

W pracy prowadzono analizę wyników symulacji procesu frezowania walcowo-czołowego stopu tytanu Ti6Al4V, w układzie nieortogonalnym (3D) z zastosowaniem metody elementów skończonych. W procesie frezowania płaskiego stosowano prędkość skrawania 80 m/min, głębokość skrawania 1 mm, szerokość skrawania 10 mm, dla różnych wartości posuwów. Przy użyciu MES określono wartości składowych sił skrawania oraz maksymalną wartość temperatury skrawania. Walidację wyników symulacyjnych i badań eksperymentalnych prowadzono dla takich samych wartości warunków obróbki. Stwierdzono, że rodzaj konstytutywnego modelu MES ma wpływ na wartości siły i temperatury skrawania. W tym ujęciu dobrą zgodność danych symulacji normalnych i eksperymentalnych, dla przypadku składowej głównej siły skrawania, uzyskano przy zastosowaniu modelu JC. Natomiast lepsze dopasowanie dla składowej posuwowej i odporowej (pasywnej) uzyskano dla modelu PL. Dodatkowo dobre dopasowanie wyniku symulacji i eksperymentu, dla temperatury skrawania, uzyskano także dla modelu MES typu PL. Stwierdzono, że posuw ma znaczny wpływ na wartość średniej temperatury skrawania. Modelowanie tych oddziaływań można realizować, stosując modele materiałowe MES przedstawione w pracy.

7

Kształtowanie właściwości użytkowych stopu tytanu Ti6Al4V w niskotemperaturowym procesie azotowania jarzeniowego

Tarnowski M., Garbacz H., Ossowski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

420--422

PL

Tytan i jego stopy są szeroko stosowane w medycynie, jednak ich mała odporność na zużycie przez tarcie oraz występowanie zjawiska metalozy (przechodzenia składników stopu do organizmu ludzkiego) ograniczają ich zastosowanie na implanty kostne. W pracy przeprowadzono na stopie tytanu Ti6A4lV proces azotowania jarzeniowego w temperaturze 680°C. Stwierdzono, że taka temperatura nie wpływa na mikrostrukturę stopu tytanu, co gwarantuje zachowanie jego dobrych właściwości mechanicznych. Analizę mikrostruktury i składu fazowego wykonano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz metody XRD. Parametry chropowatości próbek zbadano za pomocą profilometru optycznego. Wykonano pomiary mikrotwardości, odporności na zużycie przez tarcie oraz korozji metodą potencjodynamiczną. Stwierdzono, że wytworzone w procesie azotowania jarzeniowego w obniżonej temperaturze warstwy poszerzają zakres zastosowania stopu Ti6Al4V.

EN

Titanium and its alloys are widely used in medicine but their low wear resistance and release of titanium alloy elements into surrounding tissues (metalosis effect) limit their use as bone implants. This study presents the glow discharge nitriding process conducted at a temperature 680°C. This temperature does not affect the Ti6Al4V titanium alloy microstructure, what guaranties preserving its good mechanical properties. The microstructural and phase composition analysis was carried out using SEM microscopy and X-ray diffraction. Optical profilometer was applied for layer surface topography measurements. Microhardness and frictional wear resistance and corrosion resistance (potentiodynamic method) investigations were performed. Layers produced by low temperature glow discharge assisted nitriding process broaden the range of application of Ti6Al4V alloy due to good corrosion and wear resistance.

8

Forming properties of titanium alloy for biomedical applications

Klimas J., Łukaszewicz A., Szota M., Bukowska A., Nabiałek M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2014

|

Vol. 70, nr 2

61--69

EN

Purpose: A preparation of surface layers on the surface of the titanium alloy Ti-6Al-4V as a result of thermo-chemical treatment and a comparison of obtained layers from baseline. The results of studies comparing the structure and properties of titanium alloy Ti-6Al-4V with produced surface layers. Design/methodology/approach: Test samples were the titanium alloy Ti-6Al-4V, which was subjected to heat-chemical treatment, consisting in annealing components in air for 1 hour at each temperature: 400ºC, 450ºC, 500ºC, 550ºC, 600ºC. To achieve pursued objective the following tests: microstructural observation of the cross section, which made it possible to study the thickness of the produced coating study were performed, a study of the geometry of the surface was performed – roughness and hardness were measured. Wear resistance of each layer was shown. Ringer liquid simulates the conditions similar in the human body. Results: Through the use of thermo-chemical treatment, it is possible to obtain surface layers of different thicknesses on titanium alloy Ti-6Al-4V. A method used for thermo-chemical treatment can produce a layer that affect the increase in hardness, whose value is almost twice higher than that of the without workup alloy. The evaluation of surface topography allowed to state that all samples were subjected to thermal-chemical treatment have a similar level of the development of the surface. The lowest roughness has alloy, annealed at 500°C. The study shows that the corrosion resistance of titanium alloy is dependent on the thickness of the obtained surface layers. The highest corrosion potential has the sample annealed at 500°C. Originality/value: The paper summarizes comparative studies of titanium alloy and the alloy with produced oxide layers, proving by far superior to the results with produced alloy layers, which one were produced by the injection method, than in the case of alloys produced by the drawing method.

9

Comparison of results obtained using the injection method of preparation of solid amorphous alloys with and without suction

Klimas J., Łukaszewicz A., Szota M., Nabiałek M., Dobrzańska-Danikiewicz A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2014

|

Vol. 67, nr 2

77--83

EN

Purpose: The study compares the structure and properties titanium alloy Ti-6Al-4V produced by injection method allowing the production of massive amorphous materials in two varies – with and without suction. Design/methodology/approach: Samples were produced form titanium alloy Ti-6Al-4V produced by injection method. Structures and properties were compared of the same alloy but with different conditions in production process – with and without suction. To achieve the objective perused the following tests were carried out: study of phase composition by X-ray diffraction, observation of microstructure by using optical microscope and SEM, study of surface geometry – roughness, abrasion resistance tests and microhardness tests. Results: Microstructural studies have allowed to observe that the titanium alloy Ti-6Al-4V produced by injection method in both varies – with and without suction during injection to copper mold, has structure partially crystalized – nanocrystalline. In structure occur the crystal nuclei and lack of arrangement and regularity. The study of microhardness showed 100 HV 0.1 units higher hardness value in the embodiment with suction in comparison to the variant without suction. Titanium alloy Ti-6Al-4V produced with suction has better abrasion resistance in comparison with same alloy without suction. Alloy produced with suction has lower development area. Originality/value: The paper presented studies of massive amorphous and nanocrystalline alloys produced by alternative method – injection casting in two variants – with and without suction. That kind of production allow produced alloys with same chemical composition as commercial but with far better properties.

10

Experimental investigation of recast layer formation on the surface of Ti-6Al-4V titanium alloy during EDM process (machining carried out at lower range of machining parameters)

Thesiya D., Patel S.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 4

53--59

EN

The recast layer forms during the machining of Ti-6Al-4V titanium alloy carried out with a use of electrical discharge machining (EDM). The paper presents the description of EDM process carried out at lower range of machining parameters also the formation process of recast layer. The recast layer was analyzed using scanning electron microscopy and 3D viewer image. The performed experiments involved application of copper and graphite electrode with positive polarity. In order to analyze the results, the authors used design of experiment (DOE) method – Taguchi technique (L18) with mixedlevel design. The influence of peak current (A), servo voltage (V), pulse on time (Ton) and pulse off time (Toff) on the recast layer was described in the article.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstwy przetopionej stopu tytanu Ti-6Al-4V w wyniku cięcia elektroerozyjnego (EDM), w zakresie małych wartości wyładowań elektrycznych z zastosowaniem miedzianej i grafitowej elektrody spolaryzowanej dodatnio. Dokonano analizy badań mikroskopowych przeprowadzonych z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego SEM, stosując zaawansowaną metodę DOE (ang. DOE – Design Of Experiments) wyznaczania wpływu zmiennych wejściowych na wynik analizowanego procesu. Wyznaczono wpływ parametrów prądowych – napięcia, czasu włączenia i wyłączenia układu na jakość warstwy przetopionej stopu tytanu.

11

Electrode material on machined surface during spark erosion of Ti-6Al-4V (machined at low range parameters)

Thesiya D., Dave J., Rajurkar A.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 4

39--51

EN

Investigation of the machining performance of the titanium alloy (Ti-6Al-4V) at low range parameters by the electrical discharge machining (EDM) using copper and graphite as electrodes with positive polarity. The objective of this paper is to investigate the peak current (A), servo voltage (V), on time (Ton), off time (Toff) and show the effects on material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR) and surface roughness (SR). Design of experiments (DOE) method by using Taguchi technique (L18) mixed level implemented. The validity test of the fit and adequacy of the proposed model has been carried out through analysis of variance (ANOVA).SR was set the lower the better to attain the optimum dimensional precision. Experimental results indicate that copper as a tool electrode shows a better surface roughness than a graphite electrode.

PL

W pracy przedstawiono analizę wyników badań obróbki elektroerozyjnej stopu tytanu Ti-6Al-4V w zakresie małej wartości wyładowań elektrycznych z zastosowaniem miedzianej i grafitowej elektrody spolaryzowanej dodatnio. Wyznaczono wpływ parametrów prądowych: natężenia, napięcia, czasu włączenia i wyłączenia na chropowatość powierzchni, prędkość usuwania materiału i zużycie elektrody. W badaniach stosowano zaawansowaną metodę DOE (ang. DOE – Design of Experiments) wyznaczania wpływu zmiennych wejściowych na wynik procesu poddanego analizie. Walidację metody badawczej oraz przyjętego modelu prowadzono z użyciem wariancji ANOVA. Analiza wyników badań potwierdziła, że elektroda miedziana jest lepszym narzędziem do obróbki elektroerozyjnej stopu tytanu.

12

Comparison of properties of Ti-6Al-4V titanium alloys producedby two methods: by continuous casting and injection casting, in aspect of medical applications

Klimas J., Szota M., Nabiałek M., Łukaszewicz A., Bukowska A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

263--267

EN

Purpose: The paper presents a comparison of the structure and properties of titanium alloys Ti-6Al-4V produced by two methods: conventional and injection casting which allows obtaining solid amorphous alloys. Design/methodology/approach: Test samples are titanium alloys Ti-6Al-4V produced by two methods: conventional and injection casting. To achieve assumed objective the followed test were performed: phase composition by X-ray diffraction, microstructure observation was carried out, preformed to study the geometry of the surface – roughness and abrasion resistance measurements. Research limitations/implications: Observation of microstructures revealed that, titanium alloy Ti-6Al-4V produced by conventional method has a crystalline ordered structure which is typical for materials produced by continuous casting, while the titanium alloy produced by injection casting has a structure partially crystalline, and in most predominates amorphous structure which is characterized by a lack of order and regularity. Confirmation of structural studies were obtained diffraction records from qualitative X-ray analysis. Sample which was produced by continuous casting has higher rate of roughness than sample produced by injection casting. Titanium alloy produced by injection casting has higher rate of abrasion resistance than alloy produced by conventional casting. Higher roughness and higher abrasion resistance, these properties are beneficial for the process of fusion of the implant with the tissues in living organism, that same is desired in case when alloy will be used for biomedical applications. Originality/value: The paper presented study of solid amorphous alloys which were produced by injection casting. That kind of production allowed to achieve much better properties than for alloys produced by conventional method - continuous casting.

13

Comparison of mechanical properties of Ti-6Al-4V titanium alloy produced by the conventional method and the injection

Smolarczyk P., Łukaszewicz A., Szota M., Nabiałek M., Bukowska A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

281--288

EN

Purpose: In these paper was were characterized mechanical properties of titanium alloy Ti-6Al-4V, which were produced by two methods - conventional casting and injection casting. Studies were presented by comparing of samples which were produced by these methods. Design/methodology/approach: Samples were produced by two methods – conventional and injection casting. To achieve the objective were performer the following steps: the microstructure was carried out, the analysis of mechanical properties was done (microhardness), study of surface roughness was made, research of abrasion was made and phase composition by X-ray diffraction was made. After then then a comparison of these studies between these samples was made. Findings: The study of the microstructure was observed that the titanium alloy Ti-6Al-4V prepared by the conventional method, it has equiaxed and globular structure. In contrast, titanium alloy produced by the injection has strips structure, where phase α’ is on phase β border. Further studies have shown that a sample of titanium alloy Ti-6Al-4V produced by injection it has a much greater tribological resistance because it has a higher microhardness and much greater roughness than the sample of the same alloy produced by the conventional method. Originality/value: In this article conducted a comparative characteristics for the two production methods - conventional and injection - titanium alloy Ti-6Al-4V. The research indicated that much better mechanical properties are characterized alloys produced by injection.

14

Comparative description of structure and properties of Ti-6Al-4V titanium alloy for biomedical applications produced by two methods: conventional (molding) and innovative (injection) ones

Klimas J., Szota M., Nabiałek M., Łukaszewicz A., Bukowska A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

195--201

EN

Purpose: In paper characterized two methods produced titanium alloy: hitherto used in industry – conti-casting and innovative method of obtaining solid amorphous alloy by injection casting. The results of studies comparing the structure and properties of the alloy Ti-6Al-4V produced by both methods. Design/methodology/approach: Test samples were titanium alloy Ti-6Al-4V produced by two methods: conventional and injection. To achieve the objective pursued performed the following tests: microstructure observation was carried out, the analysis of mechanical properties (microhardness) and corrosion resistance tests were performed in Ringer’s liquid, which simulates the human body fluids. Findings: Microstructural study allowed to observe that titanium alloy T-6Al-4V produced by conventional method has crystalline ordered structure which is characteristic for materials obtained by drawing, with oriented grains and elongated in the direction of drawing. Same alloy produced by injection casting has amorphous structure with occurrences of the single-crystal seeds, that kind of structure has lack of order and regularity. The microhardness study showed, that titanium alloy Ti-6Al-4V produced by drawing has a hardness of less than twice for the same alloy produced by the injection. The corrosion tests conducted in an environment that simulates human body fluids, revealed showed that the materials made by injection have significantly corrosion potential than alloy obtained by drawing. Originality/value: The paper presents a comparative study of titanium alloy produced by drawing and massive amorphous alloy produced by unconventional method – injection casting. By the results proved that the alloy produced by injection has much better properties than alloy produced by drawing.

15

Odporność korozyjna stopu tytanu Ti6Al4V azotowanego jarzeniowo na potencjale katody i w obszarze plazmy w różnej temperaturze obróbki

Brojanowska A., Popławski K., Tarnowski M., Marciniak E., Sobiecki J. R.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

643--646

PL

W artykule analizowano wpływ temperatury w procesie klasycznego azotowania jarzeniowego na potencjale katody i w obszarze plazmy (active screen plasma nitriding) na odporność korozyjną warstw azotowanych wytworzonych na stopie tytanu Ti6Al4V. Do badań wybrano warstwy azotowane wytworzone w dwóch procesach różniących się temperaturą obróbki – 700°C i 800°C. Stwierdzono lepszą odporność korozyjną warstw azotowanych wraz ze wzrostem temperatury obróbki. Wykazano również, że odporność korozyjna warstw azotowanych wytworzonych na stopie tytanu Ti6Al4V w procesie azotowania w obszarze plazmy różni się od odporności korozyjnej warstw uzyskanych w klasycznym procesie azotowania na potencjale katody.

EN

In the paper the influence of temperature of traditional glow discharge nitriding process (cathodic potential) and nitriding in plasma region (active screen plasma nitriding) on corrosion resistance of nitrided layers produced on Ti6Al4V titanium alloy is analyzed. Layers produced in two different nitriding process temperature – 700°C and 800°C – were investigated. Research show that corrosion resistance of nitrided layers enhanced with the process temperature. It is also shown that corrosion resistance of layers produced on Ti6Al4V titanium alloy during plasma nitriding process on cathodic potential differ from those produced during the active screen plasma nitriding process.

16

Wpływ wodoru na mikrostrukturę i właściwości stopu tytanu Ti-6Al-4V

Sozańska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 2

67--70

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania wodoru jako tymczasowego pierwiastka stopowego w stopie Ti-6Al-4V. Wysokotemperaturowa obróbka wodorowa materiałów (HTM – Hydrogen Treatment of Materials) może być atrakcyjną metodą kontroli rozmiaru ziaren w dwufazowych stopach tytanu. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania wysokotemperaturowej obróbki wodorowej w połączeniu z cykliczną obróbką cieplną. Idea tej obróbki opiera się na akumulacji defektów w mikrostrukturze stopu po kolejnych pojedynczych cyklach nagrzewania i chłodzenia w obecności wodoru. W stopach tytanu wodór wykazuje skłonność do tworzenia wodorków. Objętość właściwa wodorków tytanu jest o 13÷17% większa niż objętość właściwa fazy α, co jest przyczyną dużych naprężeń w sieci krystalicznej tej fazy i powoduje lokalne odkształcenie plastyczne. Przedstawiono analizę mikrostruktury dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-4V po obróbce wodorowej. Obróbka wodorowa składała się z trzech etapów: nawodorowania w atmosferze wodoru w temperaturze 650°C, cyklicznej obróbki wodorowej (3 cykle nagrzewania do 950°C i chłodzenia w wodzie) i odwodorowania w próżni w temperaturze 550°C. Wykazano, że zastosowana obróbka zmienia morfologię składników mikrostruktury warstwy wierzchniej badanego stopu – wewnątrz nie stwierdzono znaczących zmian mikrostruktury. Obserwowano globularyzację płytek fazy α oraz zmniejszenie jej objętości względnej na głębokości od 50 do 100 μm od powierzchni. Zmiana morfologii składników mikrostruktury stopu Ti-6Al-4V prowadziła do zmiana twardości.

EN

The paper presents the possibilities of hydrogen usage as a temporary alloying element in Ti-6Al-4V alloy. The HTM – Hydrogen Treatment of Materials can be as an attractive method for controlling a grain size in two-phases titanium alloy. This paper presents the possibilities of combining high-temperature hydrogen treatment with a cyclic heat treatment operation. The idea of this treatment is based on accumulation of defects in microstructure after execution of consecutive heating↔cooling cycles in hydrogen presence. In titanium alloys hydrogen most often appears in form of hydrides. Specific volume of titanium hydrides is 13÷17% higher in relation to specific volume of the α phase, which causes large stress in crystal lattice of this phase and may result in its local plastic deformation. This paper presents characterization studies of microstructure of twophase titanium alloy Ti-6Al-4V after hydrogen treatment. Hydrogen treatment of the alloy consisted of three stages: hydrogenation in hydrogen gas atmosphere at 650°C, a cyclic hydrogen-treatment (3 cycles of heating to 950°C and water quenching) and a dehydrogenation in vacuum (at 550°C). It was shown that hydrogen affects appreciably changes the microstructure of surface layer of the tested titanium alloy. In the core of the samples, no significant changes in microstructure were observed. Moreover, in the edge part of the specimen, lamellar precipitates of a phases were divided and the a phase volume fraction was reduced. The a phase dissolution process was limited to 50-100 μm distance from the edge of specimen. Changes in microstructure of titanium Ti-6Al-4V alloy after HTM in the surface layer of the specimen resulted also in hardness change.

17

Analiza wpływu mikrostruktury stopu tytanu na siłę napędową rozwoju pęknięcia w próbie zginania

Ziaja W., Motyka M., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

151--154

PL

W pracy wykonano symulację metodą elementów skończonych próby czteropunktowego zginania próbki stopu tytanu Ti-6Al-4V z utwardzoną warstwą wierzchnią. W warstwie wierzchniej złożonej z zewnętrznej powłoki sprężystej oraz warstwy dyfuzyjnej wprowadzono pęknięcie powierzchniowe, którego wierzchołek znajdował się w podłożu. Określono wpływ cech geometrycznych i właściwości modyfikowanej warstwy wierzchniej (grubości powłoki, głębokości warstwy dyfuzyjnej, właściwości wytrzymałościowych powłoki, warstwy dyfuzyjnej i materiału podłoża oraz stanu naprężeń własnych w powłoce) na wartość siły uogólnionej, wyrażonej całką J, działającej na szczelinę. Wartość całki J może być uznana za siłę napędową rozwoju pęknięcia.

EN

In the paper, numerical simulation of the four point bending test of the Ti-6Al-4V titanium alloy with a hardened surface layer was carried out using the two dimensional finite element method. The surface crack penetrating the hard elastic coating was introduced in the model. The effect of the coating thickness and stiffness, residual stresses in the coating, yield strength of the substrate material and yield properties of the diffusion hardened layer on the crack driving force expressed in terms of the J integral was determined. The results could be used to select the parameters of a surface layer with complex structure in the process of the design of load bearing components against fracture.

18

Analiza przyczyn występowania wad kuźniczych w wyrobach ze stopu tytanu

Łukaszek-Sołek A., Krawczyk J., Bała P., Sińczak J., Bednarek S., Lipski A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

142--145

PL

W pracy przeprowadzono analizę procesu kucia matrycowego złożonej odkuwki z grupy narzędzi chirurgicznych wytwarzanej ze stopu tytanu Ti-6Al-4V. Oceniono kinetykę płynięcia metalu oraz przyczyny powstawania wad typu podłamów i zakuć. Na podstawie wyników prób kucia scharakteryzowano morfologię wad oraz wskazano możliwe przyczyny ich występowania. Uzyskane wyniki umożliwiły wykonanie odkuwek bez wad kuźniczych i jednocześnie z maksymalnym uzyskiem materiału.

EN

In the work a full analysis of the multi-impression forging process of very complex forging from a group of surgical instruments manufactured from the Ti-6Al-4V titanium alloy was carried out. The kinetics of the metal flow and causes of defects occurrence such as overlaps and laps was estimated. Based on forging tests the defects morphology was characterized and possible causes of their occurrence were indicated. The obtained results allowed one to make forgings without forging defects and at the same time with a maximum charge yield.

19

Spiekanie tytanu i hydroksyapatytu metodą iskrowego spiekania plazmowego

Garbiec D., Heyduk F.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

569--574

PL

W artykule omówiono metodę iskrowego spiekania plazmowego SPS (ang. Spark Plasma Sintering). Przedstawiono graficznie proces spiekania wraz ze schematem urządzenia oraz wyjaśniono mechanizm spiekania impulsami prądu stałego. Opracowano proces spiekania proszku stopu tytanu Ti6Al4V oraz proszku hydroksyapatytu (HA) wraz z 5 % dodatkiem srebra. Ocenie za pomocą mikroskopu skaningowego poddano powierzchnię uzyskanych próbek. Na podstawie badań zaproponowano parametry wytwarzania próbek przeznaczonych do badań in-vitro. Wykazano, że minimalną temperaturą przy której można uzyskać powłokę HA charakteryzującą się dobrym połączeniem z podłożem jest 750 °C.

EN

The article discusses the method of Spark Plasma Sintering. Presented graphically sintering process and SPS device diagram. Explained the mechanism of sintering DC pulses. Titanium alloy powder Ti6Al4V and hydroxyapatite powder with 5 % silver sintering process was developed. Evaluated by scanning electron microscopy were obtained surface samples. Based on the research proposed parameters for sample preparation on in-vitro. It was shown that the minimum temperature at which the HA coating can be characterized by good access to the substrate is 750 °C.

20

The quality of welded connections elements from the steel 30HGS and titanium alloy Ti6Al4V

Łapiński Z., Dziedzic A., Bochnowski W., Adamiak S., Sandomierski S.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 2

159-166

EN

The aim of that work was the evaluation of the quality of welded connections elements (welds) from the 30HGS steel and titanium alloy Ti6Al4V. The metallographic, factographic tests were used, and measurements of microhardness with the Vickers method. In the head weld of the 30HGS steel there were non-metallic partial division and bubbles observed. The average microhardness in the head connection was 320 HV0.1. There was no significant increase/decrease observed of microhardness in the head influence zone of the weld. There was a good condition of head connections observed, in accordance with the standard EN12517 and EN25817. In the head weld of Ti6Al4V titanium alloy there were single, occasional non-metallic interjections and bubbles observed. There were no cracks both on the weld, and on the border of the heat influence zone. The value of microhardness in head connection was in the range 300-445 HV0.1. Reveal a very good condition of the head connections in accordance with the standard EN12517 and EN25817. The factographic tests prove the correctness of welded connections done and then heat treatment in case of steel and titanium alloy.