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

Właściwości mechaniczne warstw kompozytowych na bazie faz międzymetalicznych NixAly, CrxAly i TixAly wytworzonych na jednofazowym stopie tytanu alfa

Ossowski M., Spychalski M., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

197--201

PL

Fazy międzymetaliczne na bazie aluminium są interesującym materiałem ze względu na ich małą gęstość, dużą wytrzymałość oraz żaroodporność wynikającą ze zdolności do tworzenia się na ich powierzchni ochronnej zgorzeliny tlenku aluminium Al2O3. Właściwości ochronne takiej zgorzeliny zależą głównie od jej jednorodności fazowej, co gwarantują jedynie fazy międzymetaliczne o dużej zawartości aluminium. Zastosowanie takich faz międzymetalicznych jako materiałów konstrukcyjnych jest niemożliwe lub w dużym stopniu ograniczone ze względu na ich skłonność do kruchego pękania oraz niską plastyczność. Perspektywicznym kierunkiem wykorzystania ochronnych właściwości faz międzymetalicznych na bazie aluminium jest ich wytwarzanie technikami inżynierii powierzchni w postaci warstwy wierzchniej na materiałach i elementach przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury oraz właściwości mechanicznych warstw kompozytowych na bazie faz międzymetalicznych typu Ni xAly, CrxAly i Ti xAly wytworzonych na technicznym stopie tytanu. Badane warstwy otrzymano metodą hybrydową, łączącą wytwarzanie bimetalicznych powłok niklu, chromu i aluminium z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego. Tak wytworzone warstwy charakteryzują się większą niż stop tytanu twardością, powyżej 900 HV0,1, mają charakter dyfuzyjny, zapewniający bardzo dobrą przyczepność do podłoża, jak również zwiększają odporność na zużycie przez tarcie obrabianego stopu. Ponadto opracowana metoda pozwala na wytworzenie tych warstw w temperaturze poniżej przemian fazowych dla większości stopów tytanu.

EN

Aluminium base intermetallic phases with their unique properties like low density, high mechanical strength, high melting temperature and resistance to oxidation at high temperature, are being extensively investigated at present. The mechanism of high temperature oxidation protection is based on the formation of a thermally-stable Al2O3 scale on their surfaces, which eliminates or at least reduces the diffusion of oxygen. Intermetallic phases with a high aluminium content which form a pure single phase alumina layer show the best protective performance. The factors limiting wider use of high aluminium intermetallics as constructional materials are chiefly related to their poor plasticity and liability to brittle fracture. The prospective direction of further investigation to take advantage of the unique properties of aluminium base intermetallics as surface layers produced on constructional, high temperature materials. The paper presents the investigation of the microstructure and mechanical properties of intermetallic Ni xAly, CrxAly and TixAly base surface layers produced on titanium Grade 2. The layers were produced by the hybrid method that combines the processes of producing bimetallic Ni, Cr and Al coatings by magnetron sputtering with a glow discharge treatment. The produced composite layers have a higher than titanium alloy hardness up to 900 HV0,1, a diffusion character which gives them great adhesion to the surface and high friction wear resistance. Moreover, the developed hybrid method allows one to produce these layers at temperature below the betatransus temperature for the majority of titanium alloys.

3

Wpływ składu mieszaniny gazowej w procesie tlenoazotowania plazmowego na właściwości użytkowe tytanu i stopu Ti6Al4V

Januś M., Kluska S., Kyzioł K., Zimowski S.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 96-98

103--109

PL

Praca zawiera wyniki badań dotyczących tlenoazotowania powierzchni tytanu i jego stopu (Ti6Al4V). Proces ten został przeprowadzony przy użyciu metody chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej plazmą generowaną falami o częstotliwości radiowej (RFCVD 13,56 MHz, 400 W). Proces ten przeprowadzono w atmosferze gazów zawierającej N2O i Ar w różnych proporcjach. Skład chemiczny i morfologię powierzchni badano używając metody SEM/EDS. Badania odporności korozyjnej przeprowadzono przyspieszoną technika polaryzacyjną w roztworze sztucznej śliny w temperaturze 37oC. Wyznaczono także współczynnik tarcia i wskaźnik zużycia uzyskanych materiałów. Otrzymane wyniki potwierdzają przypuszczenia, że najlepsze własności użytkowe posiadają próbki, które w swoim składzie zawierały azot oraz tlen. Modyfikowane w ten sposób materiały są obiecujące dla zastosowań w medycynie.

EN

In this work a research concerning oxynitriding of titanium and its Ti6Al4V alloy is reported. Oxynitriding of the samples was performed by Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition method with plasma generated by radio frequency waves (RFCVD 13,56 MHz, 400 W). The process was carried out in the gas atmosphere containing N2O and Ar at various ratios. Chemical composition and morphology of the modified surfaces were studied by SEM/EDS and compared with those for unmodified surface. The corrosion resistance was examined with polarization technique, in the environment of artificial saliva, at 37oC. The friction coefficient and wear index were measured. The obtained results confirm that the best operating parameters have the oxynitrided samples containing N and O. Ti and Ti6Al4V with oxynitrided surface offer promising materials for medical applications.

4

Optymalizacja projektowania scaffoldu tytanowego przy użyciu wnioskowania rozmytego

Sobieszczyk S.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 99-101

45--47

PL

Opracowano metodę wnioskowania rozmytego do oszacowania geometrii scaffoldu Ti6Al4V, otrzymanego przy użyciu metody metalurgii proszków. Zaproponowana metoda umożliwia oszacowanie i optymalizację architektury scaffoldu poprzez dobór odpowiednich parametrów procesu. Zaprojektowano i przeprowadzono symulację działania sterownika rozmytego (FLC) za pomocą oprogramowania Matlab.

EN

The geometry of Ti6Al4V scaffold, fabricated by powder metallurgy process, has been determined by using fuzzy reasoning approach. A proposed method showed the possibility of estimation and optimization the scaffold’s architecture by choosing an appropriate processing conditions. A fuzzy logic controller (FLC) was utilized using Matlab Software.

5

Bioceramika oparta na TiO2 – właściwości fizyczne tworzyw kompozytowych TiO2/HAp

Michałowski S., Jaegermann Z.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 99-101

29--31

6

Odporność korozyjna złączy spawanych ze stopu tytanu Ti6Al4V w roztworze HCl

Lalik S., Michalik R., Cebulski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 5

337-340

PL

Poszukiwania nowych materiałów inżynierskich związane są z określaniem właściwości fizykochemicznych, z których jedna z najważniejszych jest odporność korozyjna. Określenie odporności korozyjnej szczególnie istotne jest w przypadku złączy spawanych, gdzie obszar spoiny i strefy wpływu ciepła z powodu niejednorodności składu chemicznego i struktury, mogą wpływa. na kinetyk! i mechanizm procesów korozyjnych. Badania prowadzono na złączach spawanych dwufazowego stopu tytanu Ti6Al4V wykonanych metod ( GTAW bez materiału dodatkowego. Wyniki badań odporności korozyjnej w środowisku wodnych roztworów kwasów publikowane były w nielicznych pracach. Wstępnie prowadzone próby odporno-ci korozyjnej wykazały różne mechanizmy procesów niszczenia korozyjnego. Poznanie fizykochemicznych aspektów zachodzących reakcji w trakcie procesów korozyjnych pozwoli na określenie sposobów zmniejszenia prędkości korozji oraz umożliwi ochronę przed korozją między innymi przez wykorzystanie zjawiska pasywacji powierzchni. W pracy uwagę skupiono na określeniu wpływu spawania na mikrostrukturę i odporność na korozję elektrochemiczną stopu Ti6Al4V. Badania przeprowadzono w 2M roztworze HCl. Określono skłonność. materiału do aktywacji powierzchni w czasie oddziaływań korozyjnych. Badania korozyjne poprzedzono obserwacją mikrostruktury złącza spawanego. Odporność korozyjną określono na podstawie wyników badań potencjostatycznych, galwanostatycznych i potencjodynamicznych. Przeprowadzono również ocenę stanu powierzchni po procesie korozyjnym. Wykazano zdolność do pasywacji badanego złącza ze stopu tytanu oraz mniejszą odporność na korozję elektrochemiczną strefy wpływu ciepła złącz spawanego w porównaniu z odpornością spoiny oraz samego stopu Ti6Al4V.

EN

Seeking of new engineering materials is tied with determining of the physicochemical properties. One of most important properties is a corrosion resistance. The research were conducted with GTAW method without additional material on welded joints of two-phase titanium Ti6Al4V. Determining of the corrosion resistance is very important in case of welded joints, where the area of the joint and heat affected zone have the influence on kinetics and the mechanism of corrosion processes. The cause of this phenomena is heterogeneity of chemical composition and structure in these areas. The research results of the corrosion resistance in the environment of AIDS water solutions were published only in few articles. Different mechanisms of corrosion destruction processes were observed in the initial tests. Identification of physicochemical aspects of proceeded reactions during corrosion processes will allow to determine corrosion velocity reduction methods as well as enable corrosion protection, e.g. through the surface passivation phenomena use. In this paper the influence of welding on microstructure and electrochemical corrosion resistance of Ti6Al4V alloy was determined. The research were conducted in 2M HCl solution. A material tendency to the surface activation during corrosion impact was determined. Corrosion research were preceded by observation of welded joint microstructure. Special attention was paid on material defects presence in the area of welded joint and heat affected zone, which might had the influence on velocity and proceedings of corrosion processes. After the corrosion process surface state was valuated.

7

Ocena porównawcza właściwości energetycznych warstwy wierzchniej stopu tytanu

Kłonica M., Kuczmaszewski J., Ozonek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 5

396-399

PL

Właściwości energetyczne warstwy wierzchniej materiałów konstrukcyjnych są ważną cechą w konstytuowaniu właściwości połączeń adhezyj-nych. Dotyczy to takich połączeń jak klejenie, uszczelnianie, lakierowanie i innych. Tytan i jego stopy należą do tej grupy materiałów, których aktywowanie energetyczne warstwy wierzchniej jest konieczne dla zapewnienia dobrych właściwości połączeń adhezyjnych z ich udziałem. Aktywacja ta najczęściej dokonywana jest przez trawienie w kąpielach o odczynie kwaśnym lub zasadowym. Ze względów ekologicznych celowe jest poszukiwanie innych metod proekologicznych. W pracy postanowiono sprawdzić przydatność ozonowania. Porównano właściwości energetyczne warstwy wierzchniej stopów tytanu po oczyszczeniu mechanicznym za pomocą narzędzi nasypowych oraz ozonowaniu. Prace zakończono wnioskami przydatności ozonowania do konstytuowania właściwości adhezyjnych stopów tytanu.

EN

Energetic properties of constructional materials surface layer are very im-portant features in adhesive bonds constructions. These connections are for example: contact bonding, sealing, varnishing etc. Titanium and its alloys belong to the same group of materials which need energetic activation of the surface layer to provide proper condition of adhesive bonds. This activation is often made by etching in acid or alkaline baths. For ecological purpose it is important to find another methods that are more ecological-friendly. In this thesis, the usability of ozonization was tested. The energetic properties of titanium surface layer after mechanical cleaning with the usage of abra-sive tools and ozonization were compared. Presentation of the usability of the ozonization for titanium alloys adhesive bonds' constructional properties was shown in the conclusion.

8

Poprawa właściwości użytkowych stopu Ti6A14V poprzez modyfikację powierzchni

Januś M., Stypuła B.

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 4(14)

18-25

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją powierzchni stopu Ti--6A1-4V warstwami typu C:N:H i SiCxNy(H). Warstwy te otrzymano w procesie, odpowiednio, RFCVD (13,56MHz, 60W) oraz MWCVD (2,45GHz, 800W), przy użyciu reaktywnych mieszanin gazowych zawierających CH4, N2, SiH4, H2 wprowadzanych do reaktorów w różnych proporcjach. Morfologie powierzchni i skład chemiczny próbek badano przy pomocy analizy SEM, EDS, FTIR i XPS. Ponadto przeprowadzono badania właściwości tribologicznych i badania odporności korozyjnej. Odporność korozyjną próbek oceniono na podstawie krzywych polaryzacji anodowej w płynie Ringera. Spośród badanych warstw modyfikujących powierzchnię stopu Ti-6A1-4V najlepsze właściwości użytkowe ( twardość, odporność na ścieranie i odporność na korozję) uzyskano w przypadku warstwy SiCx Ny (H).

EN

This work contains results concerning modification of surface of Ti-6A1-4V alloy with C:N:H and SiCxNY(H) layers. The layers were grown with application of plasma assisted chemical vapour deposition: RFCVD (13,56MHz, 60W) and MWCVD (2,45GHz, 800W). In the synthesis a mixture of CH4, N2, SiH4 and H2 gases introduced to the reactor at various proportions was used. The chemical composition and morphology of the layers were investigated using EDS, SEM, XPS and FTIR techniques. Additionally, tribological properties were analyzed. Then the samples were polarized in the Ringer's solution. The obtained results confirm that the best usable properties (hardness, wear and corrosion resistance) have SiCxNy(H) layers. They are promising coatings for applications to modify Ti - 6A1 - 4V surfaces.