Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Influence of optimization techniques and nano surface coating materials on microstructure of iron-nickel-chromium alloy using wire EDM process

100%

Selvabharathi R. , Ganapathy Srinivasan R. , Palani S.

Materials Science Poland

|

2021

|

tom Vol. 39, No. 2

152--165

EN

This research proposes developing the new hybrid optimization techniques for getting optimized wire EDM machining parameters and analysing the performance and microstructure of hybrid treatment alloy 20 material (high-velocity oxygen fuel spraying and plasma nitriding on iron-nickel-chromium alloy) after machining in wire EDM. The devising optimization is carried out using back-propagation neural networks (BPNN) integrated with fuzzy logic techniques. Taguchi L27 method uses optimized parameters in 3 factors and 3 level methods to BPNN wire EDM processing parameters. Those processing parameter errors are controlled by applying fuzzy logic system in hybrid optimization techniques. The hybrid optimization provides best results (±5% error) while comparing other techniques. This proposal was started with research review of defined factors and BPNN parameters level for hidden layer number, learning algorithm, neurons numbers, and so on. The analysis of variance (ANOVA), analysis of means (ANOM) and signal to noise (S/N) ratio have been used to identify Taguchi results. The BPNN techniques have been employed significantly to tackle hidden layer's uncertain parameter structures. The fuzzy logic controllers in general have been designed engaging the relations between system performance and factor through error method calculation. The microstructure analysis showed that the no evidence was found of recast layer formation on hybrid treated material after machining in wire EDM due to compressive stress and compound layer on material surface.

2

Wpływ oddziaływania czynników środowiska na starzenie nanopowłok epoksydowych

86%

Kotnarowska D. , Witek N.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

tom R. 18, nr 12

983--987, CD

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu czynników środowiskowych na zmiany starzeniowe w strukturze chemicznej powłok epoksydowych. Oceny destrukcji powłok epoksydowych podczas trzyletnich badań w naturalnych warunkach klimatycznych dokonano na podstawie charakterystyk IR, uzyskanych podczas badań spektroskopowych w podczerwieni (FTIR). Przeprowadzone badania wykazują, że modyfikacja składu powłok epoksydowych nanocząstkami krzemionki znacznie poprawia ich odporność na starzenie klimatyczne.

EN

The paper presents investigations results of environmental factors influence on ageing changes occurred in epoxy coatings chemical structure. Evaluation of the coatings destruction, in time of 3-year ageing in natural climatic conditions, was made on the basis of IR characteristics obtained during FTIR examinations. Acquired results show that modification of epoxy coatings composition with silica nanoparticles significantly improve coatings resistance to climatic ageing.

3

The new multiscale finite element model of multilayer ventricular assist device

86%

Kopernik M. , Milenin A.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

tom Vol. 12, No. 1

20-36

EN

Ventricular assist device is an artificial organ, which is used to treat heart diseases. In the world, as well as in Poland, efforts are made towards the development of such a device that is biocompatible, durable, low energy consuming, allows monitoring and does not introduce changes to the blood morphology. The review paper discusses the types of ventricular assist devices (VADs), including VADs proposed in Poland. The particular emphasis is put on the numerical modelling and computer aided design of such an artificial organ. The walls of the ventricular assist device are covered with a nanocoating of TiN using modern techniques (Pulsed Laser Deposition) to improve the biocompatibility. The nanocoating modifies the surface properties of the device. Mechanical properties of nanocoating are determined in experimental nanotests and using imaging techniques of nanostructures. However, these tests give average values of properties and this information is not sufficient for advanced designof ventricular assist devices. To eliminate this constraint, the multiscale modelling is applied. Developed solution, which is based on application and combination of methods such as finite element method, multiscale approach and inverse analysis, is presented in the review paper. These methods are helpful in prediction the location of failure zones in the material of the ventricular assist device and then to analyze the local behaviour of nanocoating. Furthermore, it is possible to identify the parameters of the rheological model of nanocoating and introduce the residual stresses into models.

PL

Komora wspomagania pracy serca jest sztucznym narządem, który jest wykorzystywany do leczenia chorób serca. Na świecie, jak i w Polsce, czynione są wysiłki zmierzające do opracowania takiego urządzenia, które jest biokompatybilne, trwałe, zużywa mało energii, pozwala na monitorowanie i nie wprowadza zamian w morfologii krwi. Niniejszy artykuł omawia rodzaje komór wspomagania pracy serca, łącznie z komorą wspomagania zaproponowaną w Polsce. Szczególnie nacisk jest położony na modelowanie numeryczne i komputerowe wspomaganie projektowania takiego sztucznego narządu. Ściany komory wspomagania pracy serca są pokryte nanopowłoką TiN za pomocą nowoczesnych technik (ablacja laserowa) w celu poprawy biokompatybilności. Nanopowłoką modyfikuje własności powierzchniowe takiego urządzenia. Własności mechaniczne nanopowłoki są określane w doświadczalnych nanotestach i za pomocą technik obrazowania nanostruktur. Jednakże, te testy podają średnie wartości własności i taka informacja nie jest wystarczająca dla zaawansowanego projektowania komory wspomagania pracy serca. Aby wyeliminować to ograniczenie, zastosowano modelowanie wieloskalowe. Opracowane rozwiązanie, które jest oparte na zastosowaniu i kombinacji metod takich jak: metoda elementów skończonych, podejście wieloskalowe i analiza odwrotna, zostało przedstawione w artykule. Te metody są pomocne przy przewidywaniu lokalizacji stref uszkodzenia w materiale komory wspomagania pracy serca i potem, aby analizować lokalne zachowanie nanopowłoki. Ponadto, jest możliwa identyfikacja parametrów modelu Teologicznego nanopowłoki i wprowadzenie naprężeń własnych do modeli.

4

Multiscale FEM model of artificial heart chamber composed of nanocoatings

72%

Milenin A. , Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2009

|

tom Vol. 11, nr 2

13-20

EN

The purpose of the present work was to construct the multiscale FEM model of artificial heart chamber composed of nanocoatings. This goal is reached by the development of the FEM macromodel of artificial blood chamber using the commercial code and by the creation of the micromodel based on our own FEM code. The latter uses strain state obtained after loading in macromodel. The loci of failure initiation in the material of chamber were precisely determined and these results are used as an input data for the new micromodel.

5

Zastosowanie procesu zol-żel do pokrywania powierzchni włókien węglowych warstwą SiO2

72%

Olszówka-Myalska A. , Botor-Probierz A. , Krzak-Roś J. , Łukowiak A. , Rzychoń T.

Kompozyty

|

2009

|

tom R. 9, nr 4

332-336

PL

Przedstawiono koncepcję zastosowania metody zol-żel do otrzymywania cienkich powłok SiO2 na włóknach węglowych w celu modyfikacji ich właściwości technologicznych pod kątem aplikacji w kompozytach z osnową metalową. Jako materiał węglowy użyto włókna FT 300B w postaci granulatu uzyskanego z włókien ciętych izometrycznie rozmieszczonych przestrzennie. Powłokę krzemionkową otrzymano, stosując metodę zol-żel. Hydrolizat SiO2 przygotowano z prekursorów metaloorganicznych (tetrametoksysilan, fenylotrietoksysilan). Do charakterystyki struktury warstwy wykorzystano metody skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM-FE HITACHI 4200-S i SEM HITACHI S-3400N z systemem EDS Thermo Noran System SIX) oraz rentgenowskiej analizy fazowej (JEOL JDX-7S). Stwierdzono możliwość uzyskania równomiernej powłoki na włóknach oraz tylko niewielki efekt sczepiania włókien powłoką. Analiza EDS potwierdziła obecność w powłoce krzemu i tlenu. Otrzymana powłoka o grubości ok. 100 nm charakteryzowała się budową amorficzną i nie obserwowano jej łuszczenia się ani odspajania do podłoża węglowego. Uzyskane wyniki wskazują na celowość weryfikacji przydatności powłoki w kształtowaniu mikrostruktury połączenia materiał węglowy-stopy metali.

EN

In the article the sol-gel technique was proposed for deposition of SiO2 layer on carbon fibers as a method for potential application in technology of metal matrix composites reinforced with carbon fibres. During the process of layer formation two silicon precursors the tetramethylorthosilicate (TMOS) and phenyltriethoxysilane (PhTEOS) and additionally the ethanol with the mol ratio as 1:0.8:5. (TMOS:PhTEOS:EtOH). Hydrolysate was deposited on the granules of FT 300B carbon fibers. Granules of short fibers with 3D isometric distribution were prepared from cutted roving of carbon fibers. The thin SiO2 layer was formed during immersion of carbon material in metaloorganic solution. After sol-gel process the macroscopic properties of carbon fibers granules were not changed and bridging effect was observed very seldom. Scanning electron microscopy (SEM-FE HITACHI 4200-S and HITACHI S-3400N with EDS Thermo Noran System SIX) and X-ray diffraction (JEOL JDX-7S) methods were used for structural investigations. The uniform, adherent and crack-free layer was formed. The thickness of a layer was estimated on the 100 nm level. The effect of fibers bridging was observed by SEM very seldom. The EDS results from the surface of coated fibers confirmed the signals of silicon and oxygen. By the XRD method no crystalline phase was identified. Therefore it can be concluded that the amorphous layer of SiO2 was deposited on the carbon fibers. It is in good agreement with own results for SiO2 sol-gel coatings without thermal stabilization deposited on silicon semiconductors and optical sensors and literature data for SiO2 coatings deposited on carbon fibers. Presented results showed the usability of sol-gel method for modification of carbon fibers surface by SiO2 nanosize coating.

6

Zastosowanie reaktywnego chemicznego osadzania z fazy gazowej (RCVD) do modyfikacji powierzchni włókien węglowych

58%

Olszówka-Myalska A. , Swadźba L. , Botor-Probierz A. , Janus T.

Kompozyty

|

2009

|

tom R. 9, nr 1

19-23

PL

Zastosowano metodę reaktywnego osadzania z fazy gazowej RCVD do modyfikacji powierzchni włókien węglowych FT 300B w postaci rowingu. Dwa typy powłoki TiC oraz HfC wytworzono w reaktorach z kontrolowaną atmosferą reaktywną. Węglik tytanu powstał w wyniku reakcji węgla z powierzchni włókien z TiCl4, a węglik hafnu odpowiednio w wyniku reakcji z HfF4. Obserwacje metodami skaningowej mikroskopii elektronowej SEM wykazały powstanie powłok równomiernych, dobrze przylegających do podłoża o grubości 100-300 nm. Dzięki dyfuzyjnemu mechanizmowi tworzenia powłok nie wystąpił efekt mostkowania włókien. Skład fazowy włókien z powłokami scharakteryzowano metodą rentgenowskiej analizy fazowej XRD, która wykazała krystaliczną budowę powłok i obecność odpowiednio TiC oraz HfC. Uzyskanie powłok o wymaganej z punktu widzenia technologii kompozytów grubości i budowie wskazuje na celowość podjęcia prób ich aplikacji w kształtowaniu struktury połączenia w kompozytach umacnianych materiałami węglowymi.

EN

The method of reactive chemical vapour deposition (RCVD) was used for surface modification of carbon fibers FT 300B roving. Titanium carbide TiC and hafnium carbide HfC coatings were obtained in reactors with controlled reactive atmosphere. The TiC carbide was formed by the reaction between carbon and TiCl4. The parameters applicated during the deposition in hydrogen atmosphere were as follows: temperature of 1020°C, time range of 5-30 min. The titanium carbide coatings with thickness 100-300 nm were uniform and good adherent to the fibers. The bridging effect was not observed and XRD patterns showed the presence of crystalline TiC. During formation of hafnium carbide layer the HfF4 reacted with carbon fibers in argon atmosphere at the temperature of 1050°C. Similarly to TiC coatings SEM investigations showed that HfC coating was uniform and good adherent to the fibers. The thickness on the level of 100 nm was estimated and bridging effect was not observed also. Two crystalline phases were identified by XRD method. The hafnium carbide HfC as the main one and hafnium oxide HfO2 additionally. Results of presented experiments revealed that the reactive diffusion can be useable during surface modification of carbon fibers by carbides. The effect of bridging (typical for coating deposition by such method as CVD and electrochemical and chemical electroless deposition) is excluded. Coatings obtained by RCVD are uniform, good adherent and their thickness can be controlled on the nanometric level. The experiments of coated carbon fibers with different liquid alloys are necessary for verification their potential application in metal matrix composites.

7

Microscale analysis of strain-stress state for TiN nanocoating of POLVAD and POLVAD_EXT

58%

Milenin A. , Kopernik M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2011

|

tom Vol. 13, no. 4

11-19

EN

The main purpose of the research was to develop the micromodel of biocompatible titanium nitride nanocoating deposited on polymer by pulsed laser deposition method in blood chambers of Polish ventricular assist devices: POLVAD and POLVAD_EXT. The analysis of the parameters of micromodel crucial for the phenomenon of loss of cohesion occurring between coating and substrate was carried out as well. The micromodel takes into account residual stress, material model of nanocoating, stress resulting from blood pressure in chamber, the thickness of coating and wave parameters of nanocoating (wavelength and antinode). The investigation shows that thickness and residual stress are the most influential parameters. The phenomenon of the loss of cohesion will be observed more frequently for thicker coatings with higher residual stresses.

8

Numeryczna analiza stanu naprężeń i odkształceń w komorze sztucznego serca POLVAD-EXT wykonanej z poliuretanu i nanopowłoki TiN

58%

Milenin A. , Kopernik M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

tom R. 56, nr 11

623-629

PL

W artykule rozpatrzono problem numerycznego modelowania stanu naprężeń i odkształceń komory sztucznego serca POLVAD_EXT, pokrytej powłoką TiN w celu zwiększenia biozgodności. Zaproponowano rozwiązanie tego problemu za pomocą metody elementów skończonych (MES). Wykorzystano teorię nieliniowej sprężystości oraz sprężysto-plastyczności. Własności mechaniczne poliuretanu uzyskano za pomocą testów na rozciąganie, natomiast dane dla powłoki TiN otrzymano za pomocą analizy odwrotnej. Zaproponowany model uwzględnia naprężenia własne, powstające w TiN w procesie nanoszenia powłoki. Wykonano eksperyment numeryczny, pozwalający na analizę wpływu grubości powłoki, wartości naprężeń własnych i falistości powierzchni na wartości naprężeń i odkształceń, decydujące o możliwości powstawania mikropęknięć.

EN

The problem of numerical modeling of the stress and strain states in blood chamber of POLVAD_EXT is considered in the paper. The blood chamber is covered by TiN coating to increase its biocompatibility. The finite element method (FEM) is proposed to solve the formulated problem. The theory of nonlinear elasticity and elasto-plasticity is applied. The mechanical properties of polyurethane were obtained in tension tests and for TiN nanocoating by using inverse method. The suggested model takes into account the residual stresses occurring in TiN during deposition process. The numerical experiment was performed for analysis the influence of thickness of coating, residual stress and wave of surface of coating on stress-strain state which decides about capabilities of micro cracks formation.