Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synthesis of Niti Based Nanocomposites Reinforced by Ha Addition

Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

577--580

EN

NiTi alloy is well known for its unique properties, such as good ductility at room temperature, good corrosion resistance and also thermal shape memory effects. On the other hand hydroxyapatite has a combination of desirable properties, such as low density and excellent compatibility with the bone which used as ceramic reinforced phases can change the properties and thermal stability of the NiTi alloy. In this study, the NiTi alloy matrix shape memory composite reinforced by hydroxyapatite particles was successfully fabricated using mechanical alloying and powder metallurgical process. The structural evaluation of milled and heat treated powders was studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The differential scanning calorimetry was used to measure the phase transformation temperatures. The porosity, Vickers’ hardness and corrosion resistance of the TiNi-HA composites were investigated. The results show that the increase of the weight ratio of hydroxyapatite causes increase the porosity and decrease the corrosion resistance. The fabricated NiTi alloy matrix composite possesses lower density and higher Vickers’ hardness as the pure NiTi shape memory alloy, yet still exhibiting the shape memory effect.

2

Novel Ti-based nanocomposites for medical applications

Jurczyk M., Niespodziana K., Jurczyk K.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2008

|

T. 19, nr 4

37-45

EN

Titanium and titanium alloys possess favorable properties, such as relatively low modulus, low density, high strength. Apart from that, these alloys are generally regarded to have good biocompatibility and high corrosion resistance, but cannot directly bond to the bone. In addition, metal implants may loose and even separate from surrounding tissues during implantation. One of the methods that allow the change of biological properties of Ti alloys is to produce a composite, which will exhibit the favorable mechanical properties of titanium and excellent biocompatibility and bioactivity of ceramic. Recently, at Poznan University of Technology, mechanical alloying method (MA) and powder metallurgy process for the fabrication of novel titanium-ceramic nanocomposites with a unique microstructure has been developed. This process permits the control of microstructural properties such as the size of pore openings, surfaces properties, and the nature of the base metal/alloy. In our work, the structure, mechanical, corrosion properties and biocompatibility of titanium-ceramic nanocomposites were studied. For example, the Ti-HA nanocomposites mainly consist of different apatite or calcium particles, respectively, reinforced with titanium matrix. The existence of Ti can promote decomposition of HA, however no reactions form between HA and Ti. Different phase constitutions have significant influence on the mechanical and corrosion properties of sintered materials. The biocompatibility was investigated studying the behaviour of Normal Human Osteoblast (NHOst) cells, as well. Ti-ceramic nanocomposites posses better mechanical and corrosion properties than microcrystalline titanium. For this reason, they are promising biomaterial for use as medical implants.

PL

Tytan i stopy tytanu charakteryzują szeregiem korzystnych własności takich jak niski moduł sprężystości, mała gęstość, wysoka wytrzymałość. Powszechnie uważa się, że stopy te maja dobrą biokompatybilność i odporność korozyjną lecz nie mogą bezpośrednio łączyć się z kością. Jednakże, implanty metalowe w czasie użytkowania mogą się obluzowywać a nawet oddzielać od otaczającej tkanki. Jedną z metod, pozwalającą na zmianę własności biologicznych stopów tytanu, jest wytwarzanie kompozytów, które będą łączyć korzystne własności wytrzymałościowe tytanu z doskonałą biokompatybilnością i bioaktywnością ceramiki. Ostatnio, w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Poznańskiej opracowano technologię wytwarzania nowych nanokompozytów tytanowo-ceramicznych metodą mechanicznej syntezy i metalurgii proszków. Procesy te umożliwiają kontrolę własności mikrostruktury takich jak wielkość por i własności powierzchni. W niniejszej pracy zbadano własności strukturalne, mechaniczne, korozyjne i biokompatybilność kompozytów tytanowo-ceramicznych. Przykładowo, nanokompozyty typu Ti-HA zbudowane są głównie z cząstek różnego rodzaju apatytów i wapnia rozłożonych w osnowie tytanowej. Obecność tytanu może powodować rozkład HA, jednakże reakcja pomiędzy HA i Ti nie jest obserwowana. Różna budowa fazowa syntetyzowanych materiałów ma znaczący wpływ na ich własności mechaniczne i odporność korozyjną. Zbadano również biokompatybilność kompozytów w hodowli komórek ludzkich osteoblastów. Wytworzone nanokompozyty tytanowo-ceramiczne posiadają lepsze własności mechaniczne i korozyjne w porównaniu do mikrokrystalicznego tytanu. Z tego względu mogą stać się perspektywicznymi biomateriałami do zastosowań na implanty medyczne.

3

Titanium-ceramic nanocomposites fabricated by the mechanical alloying process

Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 2

341--348

EN

Wide use of titanium and its alloys as biomaterials stems from their low elastic moduli, good fatigue strength and better corrosion resistance compared to other metals and alloys used in medicine. However, they have poor tribological properties and a release of titanium alloy elements into surrounding tissues can cause eventual inflammation, failure and removal of an implant. For this reason, there is a great need for creating composite materials using ceramic particles to reinforce titanium which would give the possibility of optimizing mechanical and biological properties. In the present work Ti hydroxyapatite (HA, 3, 10 vol. %) and Ti-SiO2 (3, 10 vol. %) nanocomposites were fabricated by a combination of mechanical alloying (MA) and sintering processes. Mechanical properties and corrosion resistance of these composites were investigated by the Vicker hardness measurement and in vitro studies. The experimental results show that Ti-10 vol. % HA and Ti-10 vol. % SiO2 nanocomposites have good corrosion resistance (Ic = 1.1×10-6, Ec = -0.48; Ic = 9.23×10-7, Ec = -0.45, respectively) in comparison with microcrystalline titanium (Ic = 2.7×10-5, Ec = -0.47). Vickers' microhardness of the prepared nanocomposites is a few times higher than that of microcrystalline titanium. In conclusion, titanium ceramic nanocomposite is a suitable material for hard tissue replacement from the point of view of both mechanical and corrosion properties.

4

Titanium-silica nanocomposites: preparation and characterization

Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 3

875-880

EN

In this investigation Ti-SiC>2 (3, 10 vol%) nanocomposites were produced by the combination of mechanical alloying (MA) and powder metallurgical process. The resulting microstructures were characterized using X-ray difFraction, scanning eleclron microscope with energy dispersive X-ray spectrometry and transmission electron microscopy. The properties of the nanocomposites were investigated by mechanical, corrosion and biocompatibility studies. The experimental results show, that Ti-SiOi nanocomposites have good corrosion resistance and biocompatibility in comparison with microcryslalline titanium. Vickers' microhardness of Ti-10 vol% Si02 nanocomposites is 650 HV0.2 (pure Ti metal - 225 HV0.2). In conclusion, titanium - ceramics nanocomposite are suitable for hard tissue replacement from the point of view of both mechanical and corrosion properties.

PL

Celem niniejszej pracy było wytworzenie nanokompozytowych biomateriałów typu Ti-SiC>2 (3, 10% wag.) metodą mechanicznej syntezy i metalurgii proszków. Mikrostruktura wytworzonych kompozytów była badana przy użyciu dyfrakcji promieni rentgenowskich, skaningowego mikroskopu elektronowego z mikroanalizatorem rentgenowskim i transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Zbadano również własności mechaniczne, odporność korozyjną i biokompatybilność otrzymanych kompozytów. Z przeprowadzonych badań wynika, że nanokompozyty typu Ti-SiOi posiadają lepsze własności mechaniczne (mikrotwardość Vickersa dla Ti-10% Si02 wynosi 650 HV0.2 a dla tytanu 225 HV0.2), wyższą odporność korozyjną i biozgodność w porównaniu do mikrokrystalicznego tytanu. Z tego względu, nanokompozyty tytanowo - ceramiczne mogą stać się perspektywicznymi biomateriałami do zastosowań na implanty medyczne.

5

Properties of titanium - hydroxyapatite nanocomposites

Niespodziana K., Jurczyk K., Kępiński L., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

309-312

EN

The combination of good biocompatibility of hydroxyapatite (HA, Cal0(PO4)(,(OH)2) and excellent mechanical properties of titanium is a good candidate way to expand the biomedical applications. In the present work, new titanium-hydroxyapatite nanocomposites with different HA contents (3, 10, 20 vol%) were successfully prepared by the combination of mechanical alloying (MA) and powder metallurgical process. The structure, mechanical and corrosion properties of these materials were investigated. The results show, that Ti-HA nanocomposites could be promising biomaterials for use as hard tissue replacement implants from the point of view of mechanical and corrosion properties.

PL

Hydroksyapatyt (HA, Cai0(PO4)6(OH)2 ) jest materiałem biologicznie aktywnym o składzie chemicznym i fazowym identycznym ze składem tkanki kostnej. Dzięki doskonałej biotolerancji jest on najbardziej obiecującym materiałem implantacyjnym. Jednakże niskie właściwości mechaniczne HA ograniczają jego zastosowanie na silnie obciążone implanty. Połączenie HA i jego dobrej biotolerancji z bardzo dobrymi własnościami mechanicznymi tytanu wydaje się być dobrym rozwiązaniem umożliwiającym wytworzenie bardziej doskonałych biomateriałów. Celem niniejszej pracy było wytworzenie nanokompozytowych biomateriałów typu Ti-HA, o różnym udziale hydroksyapatytu, metodą mechanicznej syntezy i metalurgii proszków oraz zbadanie ich własności. Uzyskane wyniki badań pokazują, że nanomateriały kompozytowe typu Ti-HA mogą stać się perspektywicznymi biomateriałami do zastosowań na silnie obciążone implanty.

6

Titanium-ceramic nanocomposites

Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 4(14)

102-107

EN

Titanium is one of the most common metals applied in medicine. Wide use of titanium and its alloys as biomaterials stems from their lower elastic modulus, good fatigue strength and better corrosion resistance comparing with more conventional stainless steel and cobalt-based alloys. Titanium is generally biocompatible but it may release of dangerous metal ions causing eventual inflammation, failure and removal of implant. Besides, titanium has relatively poor tribological properties. For this reason, there is a great need for creating and using composite materials in medicine, which give possibility of optimizing mechanical and biological properties. In medical applications, metal-ceramic composite materials mainly consist of a metal matrix and ceramic particles as a reinforcement phase or metal coated with ceramics. In the present work, composites with particles of hydroxyapatite or silica combined with titanium matrix were prepared by the combination of mechanical alloying and powder metallurgical process. Mechanical properties and corrosion resistance of these composites were investigated. The results show an enhancement of properties in titanium-ceramic composites in comparison with polycrystalline titanium.

7

Zastosowanie nanomateriałów metalicznych

Jurczyk M., Nowak M., Niespodziana K., Tulinski M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2006

|

T. 17, nr 4

27-36

PL

Artykuł jest przeglądem badań prowadzonych w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Poznańskiej nad otrzymywaniem materiałów metalicznych z nanostrukturą. Materiały te otrzymywane są metodą mechanicznej syntezy a następnie konsolidowane za pomocą technologii metalurgii proszków. Przykładami otrzymanych nanomateriałów są: nanokompozyt tytan - hydroxyapatyt, nanokrystaliczna bez niklowa stal nierdzewna, mające zastosowanie jako biomateriały, oraz dwusiarczek molibdenu (MoS2) w postaci nanocząstek mający zastosowanie w materiałach inżynierskich. Wynik badań pokazują, iż materiały posiadające nanostrukturę wykazują lepsze właściwości w porównaniu do materiałów tradycyjnych.

EN

This paper reviews research at the Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, on the synthesis of nanoscale metallic materials. These materials were prepared by the combination of mechanical alloying and powder metallurgical process. Examples of the materials include a titanium-hydroxyapatite nanocomposite, a nanocrystalline nickel-free stainless steels, both for biomedical applications, and molybdenum disulfide (MoS2) nanoparticles for engineering applications. The results show an enhancement of properties due to the nanoscale structures in bulk consolidated materials.