Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza spektralna plazmy w procesach azotowania jarzeniowego tytanu technologią aktywnego ekranu

Betiuk M., Maźniak K., Frączek T., Pawelec E.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 4

9--19

PL

Azotowanie jarzeniowe tytanu i jego stopów jest jedną z obróbek powierzchniowych umożliwiających wytworzenie warstw o wysokich twardościach. Celem pracy było dokonanie analizy porównawczej składu jakościowego widma procesowego uzyskanego na tytanowym ekranie aktywnym, z widmem wzorcowym w rurkach spektralnych. Plazmę procesową tworzyły gazy Ar, N2, H2 wprowadzane w przestrzeń wylądowania jarzeniowego. Analizowano widmo spektralne w trzech etapach technologii azotowania jarzeniowego tytanu którymi były: przygotowanie komory próżniowej i oprzyrządowania do procesu, aktywacja powierzchni tytanu w wyładowaniu jarzeniowym, azotowanie jarzeniowe tytanu. Przedstawiono badania oceny wpływu temperatury azotowania jarzeniowego na zmianę sygnału spektralnego plazmy H2, N2, Ar oraz analizowano oddziaływanie zmiany proporcji reaktywnych gazów H2, N2 na sygnał spektralny plazmy. Badania te doprowadziły do próby zdefiniowania nowego parametru sterującego składem mieszanki gazowej wprowadzanej w obszar wyładowania jarzeniowego. Do realizacji celów pracy wykorzystano analizator spektralny plazmy oraz stanowisko badawcze — komorę próżniową pozwalającą naprowadzenie procesu azotowania jarzeniowego na potencjale katody, plazmy oraz potencjale uzupełniającym.

EN

The glow discharge nitriding of titanium and its alloys is one of the surface treatments enabling the formation of high hardness layers. The aim of the paper was to perform a comparative analysis of the qualitative composition of the process spectrum obtained on the titanium active screen with the reference spectrum in the spectral tubes. The process plasma was formed by the gases: Ar, N2 H2 introduced into the glow discharge space. The spectral spectrum was analyzed in three stages of the technology of glow discharge nitriding of titanium, which were: preparation of the vacuum chamber and process instrumentation, activation of the titanium surface in glow discharge, glow discharge nitriding of titanium. The paper presents the studies on the evaluation of the influence of the glow discharge nitriding temperature on the change in the plasma spectral signal H2,N2, Ar and analyzes the influence of the change in the proportions of reactive gases H2,N2 on the spectral signal of the plasma. These studies led to an attempt to define a new parameter controlling the composition of the gas mixture introduced into the glow discharge area. To achieve the goals of the paper, a plasma spectral analyzer and a test stand were used - a vacuum chamber allowing the glow discharge nitriding process to be carried out at the cathode, plasma and complementary potential.

2

Modification of TiN coatings by ion implantation

Narojczyk J., Morozow D.

Acta Mechanica et Automatica

|

2017

|

Vol. 11, no. 3

190--193

EN

The high-speed steel HS 6-5-2 cutting inserts coated with TiN were subjected to ion implantation with both silicon (dose 2x1017Si+ /cm2 ) and silicon with nitrogen ions (dose (1+1)x1017(Si+ + N+ )/cm2 ) on the subsurface layer of the rake face. Microhardness was examined before and after ion implantation. The composition and structural properties of the subsurface layer were examined by Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy (GD-OES). The turning tests of 40H construction steel with the use of the cutting inserts implanted and non-implanted were performed. During the tests the two components of the net cutting force (the main cutting force Fc and feed force Ff) as well as the wear parameters VB on the major flankalong with the surface roughness (Ra) were measured. The implanted inserts exhibited higher durability compared to non-implanted ones.

3

Analiza wpływu powłok przeciwzużyciowych na trwałość narzędzi z nowoczesnych kompozytów WCCo-cBN

Jabłoński P., Talar R., Wojciechowski Sz.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 10

1404--1405

PL

We wstępie pracy scharakteryzowano kompozyt WCCo-cBN i jego właściwości eksploatacyjne. W ramach badań porównano trwałość ostrzy wykonanych z kompozytu WCCo-cBN oraz z tradycyjnych węglików spiekanych podczas toczenia rowków w żeliwie sferoidalnym. Badania powtórzono dla materiału ostrza powlekanego i bez powłok przeciwzużyciowych.

XX

In the introduction of this paper the exploitation properties of the WCCo-cBN tools are described. As part of research, the comparison of tool life obtained for the investigated composite and traditional sintered carbides during groove turning tests of the spheroidal iron is presented. Tests were performed both for coated and uncoated tools.

4

Surface modification ofaisi440b stainless steel and its influence on surgical drill bits performance

Łępicka M., Grądzka-Dahlke M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1417--1424

EN

The development of modern invasive surgery is highly dependent on the performance of surgical instruments, understood as long-term efficiency arising from high resistance to wear and corrosion. In order to maintain sufficient reliability, surgical cutting instruments are often made of martensitic stainless steels. Nevertheless, the use of ferrous alloys in medical applications is still a concern due to their questionable corrosion and wear resistance. To extend their bioconipatibility, improve stability in variable environmental conditions, improve ease of handling, and maximize their performance, diffusion layers and coatings are applied to the surface. The aim of this work was to evaluate the effect of TiN and diamond-like carbon (DLC) surface modification on the performance of surgical drill bits, that is. wear and corrosion resistance, measured in model and field tests. Based on the findings presented, DLC layers can be recommended as anti-wear and anti-corrosion coatings for surgical drill bits.

5

Surface morphology of titanium nitride thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering

Talu S., Stach S., Valedbagi S., Elahi S. M., Bavadi R.

Materials Science Poland

|

2015

|

Vol. 33, No. 1

137--143

EN

In this paper the influence of temperature on the 3-D surface morphology of titanium nitride (TiN) thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering has been analyzed. The 3-D morphology variation of TiN thin films grown on p-type Si (100) wafers was investigated at four different deposition temperatures (473 K, 573 K, 673 K, 773 K) in order to evaluate the relation among the 3-D micro-textured surfaces. The 3-D surface morphology of TiN thin films was characterized by means of atomic force microscopy (AFM) and fractal analysis applied to the AFM data. The 3-D surface morphology revealed the fractal geometry of TiN thin films at nanometer scale. The global scale properties of 3-D surface geometry were quantitatively estimated using the fractal dimensions D, determined by the morphological envelopes method. The fractal dimension D increased with the substrate temperature variation from 2.36 (at 473 K) to 2.66 (at 673 K) and then decreased to 2.33 (at 773 K). The fractal analysis in correlation with the averaged power spectral density (surface) yielded better quantitative results of morphological changes in the TiN thin films caused by substrate temperature variations, which were more precise, detailed, coherent and reproducible. It can be inferred that fractal analysis can be easily applied for the investigation of morphology evolution of different film/substrate interface phases obtained using different thin-film technologies.

6

Structure of TiN/Hydroxyapatite Multilayers Deposited on Surface of NiTi Shape Memory Alloy

Dudek K., Goryczka T., Wierzchoń T., Lelątko J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1777--1781

EN

In order to improve a corrosion resistance and biocompatibility of NiTi shape memory alloys, the surface of the NiTi alloy was covered by protective layers. The paper presents results of the layers composed of titanium nitride and hydroxyapatite (HAp). The TiN layers were deposited using the glow discharge technique and then the bioactive hydroxyapatite layer was formed from simulated body fluids solution. The results of the structure studies and microscopic observations confirmed that on the surface of the NiTi alloy a thin titanium nitride layer 35-50 nm thick (depending on the glow discharge technique parameters) was obtained. The structure of the deposited layers was studied by means of the X-ray diffraction technique. Also, mechanical parameters of obtained layers were characterized using nanoindentation. On the top of the titanium nitride, a layer consisted of hydroxyapatite and NaCl was formed. Applied parameters of deposition process did not lead to decomposition of the NiTi parent phase (B2) to the equilibrium ones.

PL

W celu poprawy właściwości korozyjnych, biokompatybilności oraz biofunkcjonalności stopów NiTi wykazujących efekt pamięci kształtu, stosuje się różne metody modyfikacji ich powierzchni. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań warstw powierzchniowych złożonych z azotków tytanu oraz hydroksyapatytu. Warstwy TiN zostały wytworzone przy użyciu metody jarzeniowej, a następnie na ich powierzchni został osadzony hydroksyapatyt z roztworu SBF. Wyniki przeprowadzonych badań strukturalnych oraz obserwacji mikroskopowych potwierdziły, że na powierzchni stopu NiTi wytworzyła się cienka warstwa azotku tytanu o grubości 35-50 nm (w zależności od zastosowanych parametrów procesu jarzeniowego). Z kolei na powierzchni warstwy azotowanej powstała warstwa składająca się z hydroksyapatytu oraz NaCl. Zastosowane parametry wytwarzania warstw nie doprowadziły do rozkładu fazy macierzystej stopu NiTi (B2) na fazy równowagowe. Fakt ten jest niezwykle istotny z uwagi na wystąpienie odwracalnej przemiany martenzytycznej oraz zjawiska pamięci kształtu.

7

Digital image correlation of coated and uncoated Religa Heart_Ext ventricular assist device

Kopernik M., Gawlikowski M., Milenin A., Altyntsev I., Kustosz R., Kąc S.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 4

49--58

EN

The digital image correlation is used to estimate influence of deposited heamocompatible coatings (gold and titanium nitride) on mechanical response of ventricular assist device Religa Heart_Ext made of Bionate II (thermoplastic polycarbonate urethane) under working conditions by comparison of the coated Religa Heart_Ext with uncoated Religa Heart_Ext. The DIC is applied for experimental investigation of the strains and displacements distribution on external surface of the blood chamber of ventricular assist device during loading. The experiment was conducted in a hydraulic system with water at operating temperatures of 25 and 37 °C, as well as under static pressures: 80, 120, 180, 220 and 280 mmHg, and static underpressures: –25, –45, –75 mmHg. The subsequent images were taken after stabilization of pressure on a set level. The applied research method shows that the nano-coating of 30 nm in thickness significantly affects deformation of the blood chamber of Religa Heart_Ext in macro scale. The proposed composition of coatings increases strain on external surface of the ventricular assist device.

8

Spiekanie tworzyw B4C z dodatkami TiB2, TiC lub TiN

Rutkowski P., Górny G., Góra S.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

156--164

PL

Niniejsza praca dotyczy porównania różnych metod spiekania tworzyw z osnową węglika boru. W celu podwyższenia odporności na kruche pękanie do materiału wprowadzano fazy mogące generować naprężenia w materiale ze względu na różnicę współczynników rozszerzalności. Jako fazę dyspergowaną użyto węglik tytanu, azotek tytanu i dwuborek tytanu w ilości do 20% objętościowych. Tworzywa uzyskiwano na drodze spiekania swobodnego, prasowania na gorąco oraz SPS (ang. spark plasma sintering). Określono i poddano analizie ich skład fazowy, mikrostrukturę, zagęszczenie oraz podstawowe właściwości mechaniczne. Na bazie przeprowadzonych badań wykazano, że technika SPS nie nadaje się do spiekania tego typu tworzyw kompozytowych oraz, że najbardziej obiecującym układem jest B4C-TiB2 otrzymywany drogą prasowania na gorąco. Wprowadzenie fazy dwuborku tytanu do osnowy B4C w ilości nie większej niż 15% obj. spowodowało podwyższenie twardości, wytrzymałości na zginanie oraz odporności na kruche pękanie wytworzonych kompozytów w porównaniu z czystymi materiałami B4C.

EN

In the work, different sintering methods of boron carbide based materials were compared. Phases, that lead to generation of thermal stresses, were incorporated to the composites’ matrix to enhance fracture toughness. The stresses can be generated because of a difference in thermal expansion coefficients of constituent phases. Titanium carbide, titanium nitride and titanium diboride were used as the dispersed particles in the boron carbide matrix in quantities up to 20 vol.%. The particulate composites were obtained on the way of pressureless sintering, hot-pressing and spark plasma sintering. The phase composition, microstructural features, densification and basic mechanical properties were determined for the sintered composite materials, and analyzed. On the base of recorded results it was shown that the SPS technique cannot be applied for sintering of these materials. The B4C-TiB2 hot-pressed composite system manifested to be the most promising one. The incorporation of smaller than 15 vol.% of TiB2 to the B4C matrix caused an increase in hardness, bending strength and fracture toughness of the hot-pressed composites when compared to the pure B4C materials.

9

Niskociśnieniowe źródło plazmy azotowej w technologiach hybrydowych

Betiuk M.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 2

44--50

PL

W artykule opisano zasadę działania źródła jonów AIDA (opracowanie Białoruskiej Akademii Nauk), którego konstrukcja jest doskonalona w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej. W prowadzonych badaniach źródło zastosowano w technologii hybrydowej złożonej z procesów azotowania gazowego i PA PVD. W celu ilustracji efektów technologicznych z zastosowaniem źródła w procesach PA PVD przedstawiono wyniki badań: oddziaływania formowanego strumienia jonów N2+ i cząstek wzbudzonych N2* powierzchnią Fe oraz współpracy (asysty) źródła w syntezie TiN prowadzonej nad technologią łuku niskociśnieniowego PVD-Arc. Badania wykazały możliwość wzbogacenia plazmy wyładowania łukowego w jony azotu i otrzymywanie powłok TiN o wysokiej adhezji do warstwy azotków żelaza.

EN

The article describes the principle of operation of the ion source AIDA (worked out at the Belarusian Academy of Sciences) which design was perfected in the Institute of Precision Mechanics. In this study, source used in hybrid technology consisting of a gas nitriding and PA PVD. In order to illustrate the effects of technological sources using PA PVD processes presents the results of effects: the impact of molded stream of ions (N2+) and excited molecule (N2*) reactive surface Fe and cooperation sources with in the synthesis of TiN conducted on the technology of low pressure arc PVD-Arc. Studies have shown enrichment arc discharge plasma, and nitrogen ions produce coatings with high adhesion TiN layer of iron nitride.

10

Supertwarde, nanostrukturalne powłoki TiN/a-Si3N4 na stali Vanadis 23 osadzone nową metodą rozpylania magnetronowego

Wendler B., Progalski I., Moskalewicz T., Pawlak W., Rylski A., Makówka M., Włodarczyk-Kowalska K., Nolbrzak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

563--567

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań nanostrukturalnej powłoki TiN/a-Si3N4 osadzonej na stali Vanadis 23 metodą reakcyjnego rozpylania magnetronowego opracowaną w 2010 r. w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej. Nowa metoda polega na nieciągłym (impulsowym, o czasie otwarcia mikrozaworu ~1 ms) wprowadzaniu do komory próżniowej niewielkiej masy (około kilkudziesięciu miligramów) sprężonego gazu, co powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu i zapłonu gęstej plazmy wyładowania magnetronowego i rozpylania targetu aż do zaniku wyładowania, gdy ciśnienie w komorze ulegnie obniżeniu poniżej progu gaśnięcia plazmy, po czym następuje kolejne otwarcie mikrozaworu i proces zapłonu plazmy i jej gaśnięcia powtarza się z częstotliwością ~1 HZ. Wytworzona powłoka składa się Z nanokrystalitów fazy TiN (osbornitu, o strukturze regulamej B1) i a-Si3N4 o symetrii trójskośnej i charakteryzuje się dużą twardością (47 GPa), dużym modułem Younga (560 GPa), bardzo silną teksturą osiową <111>, dużą zwartością powłoki, dużą adhezją do stalowego podłoża (LC = 118 N) oraz dużą gładkością powierzchni (Ra = 0,28 um). Ze względu na korzystne charakterystyki wytworzonej powłoki oraz prostotę nowej metody, niskie koszty inwestycyjne oraz korzystne cechy impulsowej plazmy wyładowania magnetronowego, autorzy artykułu są przeświadczeni o szerokich możliwościach aplikacyjnych tej nowej metody, chronionej szeregiem zastrzeżeń zgłoszonych do Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej.

EN

Results of charaterization of a superhard, nanostructured TiN/a-Si3N4 coating deposited on Vanadis 23 HS steel with use of a new reactive magnetron sputtering technique elaborated in the Institute of Materials Science and Engineering of the Lodz University of Technology in 2010 are presented in the paper. The new technique consists in an inetermittent delivery of a small amount of a compressed gas into a vacuum chamber with magnetrons connected permanently to current sources. As a result an instantaneous magnetron sputtering discharge is being excited in the chamber of a high intensity of electromagnetic emission, which decreases incessantly until the plasma extinguishes due to permanent working pumping stand. The process repeats when the next gas impulse will be delivered to the vacuum chamber. The frequency of the magnetron discharges is of the order of magnitude of 1 HZ. The coatings deposited on the HS substrate is composed of TiN (osbornite) nanocrystallites of B1 cubic symmetry and of the a-Si3N4 ones of a triclinic symmetry and is characteristic of a superhardness (47 GPa), high Young's modulus (560 GPa), a strong axial texture <111>, high compacity, high adhesion to the HS steel substrate (LC = 118 N) and a low surface roughness (Ra = 0,28 um). In view ofthe useful properties of the deposited coating, simplicity of the deposition technique, low Investment costs and advantageous features of the pulse magnetron discharge plasma, the authors ofthe paper are persuaded of a broad range of possible applications of this new deposition method submitted for protection of numerous claims to the Polish Patent Ofﬁce in 2010 and 2012.

11

Poprawa odporności korozyjnej stopu Wironit przez modyfikację jego powierzchni

Rylska D., Wendler B., Sokołowski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

824--827

PL

Celem pracy było zbadanie odporności korozyjnej stopu kobaltowo-chromowego z dodatkiem molibdenu (nazwa handlowa Wironit ) po zastosowaniu różnych metod modyfikacji powierzchni w celu uniknięcia niekorzystnych dla organizmu ludzkiego zjawisk będących efektem degradacji korozyjnej. Zastosowano metody polegające na naniesieniu powłoki ochronnej ekranującej (jako bariera) podłoże metaliczne od środowiska oraz modyfikację powierzchni własnej tworzywa metalicznego. W pracy oceniono odporność korozyjną powłok SiC i TiN na powierzchni Wironitu osadzonych za pomocą metody magnetronowej (SiC) oraz łukowej (TiN). Ponadto podjęto próby poprawy własności ochronnych powierzchni stopu za pomocą pasywacji elektrochemicznej. Do oceny podatności powłok i powierzchni spasywowanych na korozję w środowisku 0,9% NaCl wykorzystano przyspieszone badania elektrochemiczne metodą potencjodynamiczną. Odporność korozyjna stopu Wironit po pokryciu powłoką SiC oraz TiN uległa poprawie w porównaniu z materiałem nie poddawanym żadnym procesom zabezpieczenia przeciwkorozyjnego. Analizując wyniki badań dla stopu pasywowanego, stwierdzono, że pasywacja elektrochemiczna przy potencjale ze środka zakresu pasywnego dla tego stopu również zapewnia zwiększenie odporności korozyjnej w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym.

EN

The most common metals and alloys used in dentistry may be exposed to a process of corrosion in vivo that make them cytotoxic. The biocompatibility of dental alloys is primarily related to their corrosion behaviour. Firstly, the goal of this study was to clarify the effect of different methods of Wironit (commercially used Co-Cr base dental alloy) surface protection against corrosion in human’s body environment. Secondly to compare the protective effects gained on both types of coatings and surfaces modifications on corrosion behaviour. Two types of coatings, TiN, SiC and surface modification by means of electrochemical passivation process were employed. TiN was obtained by physical vapour deposition (PVD) process; SiC coatings by magnetron sputtered PVD method. Also the passive oxide films were formed by electrochemical oxidation at two different potentials from passive range for this alloy. The corrosion resistance of the samples was evaluated by anodic polarization. Solution of 0.9% NaCl was used as an electrolyte in the research. Morphological alternations before and after corrosion testing were studied by SEM. In the comparison to control sample of castings without protective coatings or surface modification, castings covered with titanium nitride and silicon carbide coatings showed higher corrosion resistance. Also the electrochemical passiviation at potential from the middle of passive range improved anticorrosion parameters.

12

Characterization of Ti/TiN multilayer coating deposited using PLD technique

Solecka M., Radziszewska A., Kowalski K., Moskalewicz T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

374--377

EN

Tribological multilayer coatings on Ti/TiN basis were deposited by means of the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. The composites were built of six alternately deposited Ti (ca. 25 nm) and TiN (ca. 40 nm) layers with the total thickness of about 200 nm. Several analytical techniques were used to investigate the microstructure and composition of the coatings. Scanning electron microscopy (SEM) analyses showed a uniform coating surface with a few defects in the form of droplets enriched in oxygen. Transmission electron microscopy (TEM) as well as the secondary ion mass spectrometry (SIMS) examinations conﬁrmed the multilayer structure of the Ti/TiN coatings. The chemical composition of the Ti/TiN coatings was investigated by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XPS surface analysis showed the presence of titanium nitride and oxide.

PL

Wielowarstwowe powłoki tribologiczne na bazie Ti/TiN wytworzone zostały metodą osadzania impulsem laserowym (PLD). Powłoki zbudowane były z 6-warstwowego układu naprzemiennie osadzanych warstw Ti (ok. 25 nm) i TiN (ok. 40 nm), przy całkowitej grubości powłoki nieprzekraczającej 200 nm. Do badania mikrostruktury i składu chemicznego użyto wiele technik badawczych. Analiza za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wykazała jednolitą powierzchnię powłoki z nielicznymi wadami w postaci kropli o podwyższonej zawartości tlenu. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), jak również spektroskopia mas jonów wtórnych (SIMS) potwierdziły wielowarstwową strukturę powłok Ti/TiN. Skład chemiczny powłok Ti/TiN badano za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS). Analiza XPS wykazała obecność azotku tytanu i tlenku na powierzchni powłoki.

13

Badania systemów areologicznych z warstwami azotku tytanu na stopie magnezu AZ91D

Betiuk M., Tacikowski M., Wątła A., Pokorska I., Brojanowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

635--638

PL

W pracy przeprowadzono badania porównawcze odporności na odkształcenia sprężysto-plastyczne dwu systemów areologicznych z warstwami typu TiN, (Ti/TiN)×8 wytworzonymi technologiami PA PVD na płaskich podłożach ze stopu magnezu AZ91D. Oceniano zachowanie systemu areologicznego w polu nacisków skupionych generowanych wgłębnikami diamentowymi Vickersa i Rockwella. Analizy dokonano na podstawie prób Revetest, Recatest, Baltest-B oraz twardości Vickersa. Ocenę jakościową i ilościową materiału powłok przeprowadzono technikami klasycznej mikroskopii świetlnej i elektronowej. Mikroanalizę składu chemicznego powłok i podłoża wykonano techniką EDS. Celem przeprowadzonych badań było uzyskanie danych jakościowych i ilościowych oraz niezbędnych wstępnych wytycznych do optymalizacji makrostruktury powłok na bazie TiN otrzymywanych na stopie magnezu AZ91D.

EN

This article presents comparative research on resistance to elastic-plastic deformation of two areological system with layers type TiN, (Ti/TiN)×8 produced using PA PVD technologies on flat substrate made of magnesium alloy AZ91D. Behaviour of areological system was evaluated in the concentrated pressure field generated by a diamond Vickers' and Rockwell's indenter. The analysis was based on Revetest, Recatest, Baltest-M tests and Vickers hardness. Qualitative and quantitative evaluation of coatings and substrate material were made by classical techniques of light and electron microscopy and EDS techniques. The aim of this research was to obtain preliminary data necessary to establish guidelines to optimize the macrostructure of coatings based on TiN produced on magnesium alloy AZ91D.

14

Numerical modeling of fracture during nanoindentation of the TiN coatings obtained with the PLD process

Perzyński K., Madej Ł.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2013

|

Vol. 61, nr 4

973--978

EN

In order to improve mechanical, frictional or biocompatibility behavior of well know materials like titanium (Ti) or titanium nitride (TiN) scientists are trying to develop new manufacturing and processing operations. One of those methods, that provide interesting results, is called deposition process. During deposition a material is upgraded with new surface layers that are characterized by specific required properties. These layers have usually different mechanical properties in comparison with a substrate material. A combination of different properties of the deposited layers can significantly change behavior of the structure under an exploitation condition. However, layers have usually nanometer scale, which causes problems with performing standard plastometric tests. One of the possibilities to solve this issue is an application of specially designed tests like nanoindentation. Nanoindentation can provide valuable information regarding mechanical and strength behavior of nanostructure components. These investigations are of importance to properly identify and design properties of the mentioned deposited materials. Unfortunately, experimental analyses at these scales are usually very expensive. That is why Authors decided to develop a numerical model of the nanoindentation test to investigate material behavior under loading conditions that can support experimental research. The overall aim of this research is development of a failure model, which can take into account morphology of microstructure of ceramic TiN layer deposited on the silicon substrate. Modeling of crack behavior was realized on the basis of the extended finite element method (XFEM).

15

Zastosowanie techniki badawczej DSI oraz Recatest do oceny struktury i jakości warstw wytwarzanych technologią hybrydową

Betiuk M., Pokorska I., Marchlewski P.

Inżynieria Powierzchni

|

2012

|

nr 2

38-47

PL

Omówiono badania wybranych właściwości twardych materiałów powłokowych otrzymywanych technologią hybrydową łączącą azotowanie i proces PVD, przy zastosowaniu trzech metod: szlifu sferycznego, testu zarysowania oraz Recatest stanowiącej połączenie (test rysy + zgład sferyczny). Przedstawiono metodykę ujawniania struktur cienkich powłok na powierzchni zgładu sferycznego zwłaszcza w obszarze rysy oraz sposób oceny ich jakości. Metodyka pomiarowa "Recatest" jest prezentowana na przykładzie powłok TiN i CrN na azotowanej stali WCL odkształconych w teście rysy z obciążeniem narastającym liniowo do 100 N.

EN

Selected properties of hard coating materials, which have been deposited with hybrid technology nitriding and PVD have been investigated. Three methods have been used: a spherical grinding, scratch test and Recatest. The last one joins features of scratch test and metallographic spherical section. A methodology for revealing the structures of thin coatings on the surface of a spherical section especially in the cracks is presented and it is shown how to assess their quality. Measuring method of "Recatest" is presented on the examples of TiN and CrN coatings on nitrided WCL steel and deformed in the scratch test with the load increased linearly to 100 N.

16

Ocena jakości struktury powłok PVD metodą Baltest-M

Betiuk M.

Inżynieria Powierzchni

|

2012

|

nr 2

25-36

PL

Technika badawcza Baltest-M opracowana została w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w celu oceny jakości systemów areologicznych. W porównaniu do techniki badawczej Recatest, jest znacznie prostsza. Idea metody Baltest-M związana jest z obserwacją zachowania się struktur materiałów powłokowych wraz z podłożem poddanych silnemu lokalnemu odkształceniu sprężysto-plastycznemu. Struktura odkształconych miejscowo systemów areologicznych ujawniana jest na zgładach sferycznych. Istotą tej nowej metody badawczej jest to, że zgłady sferyczne wykonywane są w obrębie odcisków wykonanych w pomiarach twardości, np. HRC, HV. Obszarem analizy jakościowej i ilościowej są struktury materiału powłok i podłoża, będące w polu odkształceń wgłębnika.

EN

The Baltest-M method has been developed at the Institute of Precision Mechanics in order to evaluate areologic systems. This technique is easily available and significantly simpler as compared with the Racatest method. Baltest-M method has been developed to observe the behavior of coating materials structures under strong plastic strain. The structure of locally deformed coatings is revealed using spherical metallographic micro-sections. The essence of this new method is that spherical micro sections are made within the area of indentations done for hardness measurements (e.g. HRC, HV). The coatings' structure analysis is made for areas directly deformed by the indenter.

17

Wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2

Sitek R., Matysiak H., Pakieła Z., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

169--172

PL

W artykule omówiono wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2. W celu charakteryzowania mikrostruktury warstw azotowanych stosowano metody spektroskopii masowej jonów wtórnych (SIMS), dyfrakcji (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej. Wykazano, że w procesie prowadzonym w temperaturze 500°C na podłożu mikrokrystalicznego tytanu Grade 2 tworzy się warstwa TiN. Natomiast w tych samych warunkach w przypadku tytanu nanokrystalicznego Grade 2 jest możliwe wytworzenie warstwy TiN + Ti2N. Analiza wyników próby statycznego rozciągania wykazała, że proces azotowania jarzeniowego nieznacznie zmniejsza właściwości wytrzymałościowe nanokrystalicznego tytanu Grade 2. Zwiększa natomiast znacząco wydłużenie do zerwania. Azotowanie tytanu mikrokrystalicznego Grade 2 powoduje nieznaczne zwiększenie wytrzymałości przy zachowaniu zbliżonych wartości wydłużenia.

EN

The paper concerns the influence of glow-discharge nitriding process conditions on the microstructure and properties of nanocrystalline titanium Grade 2. The methods used to characterize the nitride layers included secondary ion mass spectroscopy (SIMS), X-ray diffraction analyses (XRD), investigations using scanning and transmission electron microscopes. It was found that during the process carried out at a temperature of 500°C, a TiN coating was formed on the microcrystalline titanium Grade 2. In the case of nano-Grade 2, on the other hand, it was possible to obtain a TiN+Ti 2N coating under identical conditions. The tensile tests revealed that the glow-discharge nitriding process results in a minor decrease in the strength of the nanocrystalline titanium Grade 2 samples, on the other hand, nitriding has a major positive influence on the elongation to fracture. In the case of the nitriding of titanium Grade 2 with a microcrystalline microstructure, a slight increase in the strength was observed while other parameters remained unchanged.

18

Baltest-M nowa metoda badawcza do oceny jakości struktury powierzchni powłok PVD i CVD

Betiuk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 5

481--484

PL

Technika badawcza Baltest-M opracowana w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej umożliwia precyzyjną analizę metalograficzną zachowania struktury materiału powłoki i podłoża poddanego silnemu lokalnemu odkształceniu plastycznemu. Struktura odkształconych lokalnie systemów areologicznych (powłoka PVD, CVD-podłoże) ujawniana jest na precyzyjnych metalograficznych zgładach sferycznych. Istotą tej nowej metody badawczej jest to, że zgłady sferyczne są wykonywane w obrębie wcześniej wykonanych odcisków przy pomiarach twardości (HB, HRC, HV, HK) powierzchni systemu areologicznego. Obszarem analizy jakościowej i ilościowej jest struktura materiału powłok i podłoża, będąca w polu odkształceń wgłębnika. Precyzyjne wykonanie zgładu sferycznego w obrębie śladów odcisków twardości zapewnia stanowisko badawcze Kulotester nowej generacji z wysokiej jakości układem optycznym, obrotowym stolikiem x-y i sterownikiem mikroprocesorowym.

EN

The Baltest-M method is developed at the Institute of Precision Mechanics allows making very precise analysis of coating material and substrate exposed to strong local plastic strain. The concept of the Baltest-M method is to observe the behaviour of coating materials structure in the condition of strong plastic strain. The structure of locally deformed coatings is revealed using spherical metallographic microsections. The essence of this new method is that spherical microsections are made within the area of indentations made by the hardness tester indenter (e.g. HB, HRC, HV HK). The coatings structure analysis is made for areas directly deformed by the indenter.

19

Struktura i właściwości wielowarstwowych powłok wytwarzanych w procesach PVD-Arc

Blinkov V., Vołchinskij A., Michalski J., Betiuk M., Nakonieczny A., Podstażonok O.

Inżynieria Powierzchni

|

2011

|

nr 2

57-63

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań powłok wielowarstwowych otrzymywanych metodą PVD-Arc. Analizowano wpływ: prądu łuku i polaryzacji katodowej podłoża (bias) na strukturę powłok TiAlN/ZrNbN/CrN. Syntezę powłok prowadzono na płytce z węglika spiekanego (94% at WC i 6% At Co), strumienie plazmy otrzymywano z trzech źródeł łukowych z katodami Ti-Al, Zr-Nb, Cr w atmosferze N2. Skład chemiczny i fazowy oraz budowę strukturalną powłok charakteryzowano w badaniach XRD, SEM, EDS. Właściwości fizykochemiczne określono parametrami H, E, HE H3/E2. Właściwości eksploatacyjne powłok, określane przez współczynnik trwałości Ktr, określono w znormalizowanym teście skrawania żeliwa na sucho. W wybranych wariantach technologicznych uzyskano powłoki o budowie nanostrukturalnej z wysokim współczynnikiem trwałości Ktr = 5,5.

EN

Results of structure and properties investigations of multilayer coatings deposited with PVD-Arc method are presented. Influence of PVD-Arc process parameters such as: arc current, cathodic polarization of base material (bias) on structure of TiAl N/Zr Nb N/Cr N type coatings have been analyzed. Coatings were synthesized on the cemented carbide plate (94% at WC i 6% At Co), plasma streams were obtained from three arcs with Ti-Al, Zr-Nb, Cr cathodes in N2 atmosphere. Chemical and faze contents and also structure of coatings have been investigated by XRD, SEM, EDS methods. Phosicochemical properties have been described by H, E, HE H3/E2 parameters. Wear resistant parameter Ktr have been determined by machine cutting of dry cast iron standard test. Nano-structured coatings with high value of wear resistant parameter Ktr 5,5 have been obtained with chosen technological options.

20

Fibrous composite with threshold strength in three dimensions

Jin X. H., Gao L., Sun J., Gui L. H.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 4

486-489

EN

In the present work, a fibrous composite consisting of square fibers separated with thin compressive layer is designed. Due to the crack arresting effect of the compressive layer, this composite is expected to show three-dimensional threshold strengths corresponding to applied stresses in the direction perpendicular to the fiber side face and parallel to the fiber central axis, respectively. In accordance with the above designing concept, Si3N4/TiN fibrous composites with distinctive threshold strengths were readily prepared through a simple double-laminating procedure. It is found that the threshold strengths increase with the TiN content in the fiber; and for the same material, its axial threshold strength is larger than the radial one. The fundamental reasons for that are investigated.

PL

W prezentowanej pracy zaprojektowano kompozyt włóknisty składający się z włókien o przekroju kwadratowym, rozdzielonych cienką warstwą zawierającą naprężenia ściskające. Z powodu efektu zatrzymywania pęknięcia od kompozytu tego oczekuje się, że pokaże trójwymiarową wytrzymałość progową odpowiadającą zastosowanym naprężeniom w kierunku odpowiednio prostopadłym do powierzchni czołowej włókna i równoległym do jego centralnej osi włókna. Zgodnie z koncepcją projektową bez trudu przygotowano kompozyty włókniste Si3N4/TiN za pomocą prostej procedury podwójnego laminowania. Stwierdza się, że wytrzymałości progowe zwiększają się wraz z zawartością TiN we włóknie, i dla tego samego materiału, jego osiowa wytrzymałość progowa jest większa niż promieniowa. Zbadano zasadnicze powody występowania takiego stanu.