Wyniki 1-8 spośród 8 dla zapytania: authorDesc:"Zdzisław Lekston"

Wpływ obróbki cieplnej na powierzchniowe utlenianie i przemiany fazowe tytanowo-niklowych implantów medycznych z pamięcią kształtu

Czytaj za darmo! »

Stopy tytanowo-niklowe z pamięcią kształtu znane jako stopy "NITINOL" należą do grupy nowoczesnych materiałów określanych nazwą smart materials, których kształt i sztywność mogą się zmieniać pod wpływem zmian temperatury lub naprężeń. W stopach tych w wyniku chłodzenia lub przyłożenia zewnętrznego obciążenia wywołującego naprężenia zachodzi odwracalna, termosprężysta przemiana martenzytyczna [1]. Metal w zależności od temperatury może mieć strukturę i własności stabilnej fazy niskotemperaturowej - martenzytu B19’, pośredniej fazy romboedrycznej R lub wysokotemperaturowej fazy macierzystej B2 o strukturze chlorku cezu, zwanej również austenitem. W martenzytycznym stanie lub w stanie fazy R materiał może być łatwo odkształcany, np. zginany lub kształtowany w innym procesie p[...]

Struktura i skład fazowy powierzchni stopu TiNi modyfikowanej tlenem i azotem

Czytaj za darmo! »

Stopy TiNi o składzie zbliżonym do równoatomowego są szeroko stosowane jako biomateriały w ortopedii i chirurgii szczękowej [1]. Ze względu na dużą zawartość alergogennego niklu, biomateriały te są pokrywane warstwami ochronnymi. Zarówno tlenki, jak i azotki tytanu mogą stanowić skuteczną barierę dla ewentualnej metalozy, zwłaszcza niepożądanego przenikania jonów niklu do otaczających tkanek. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań składu fazowego i struktury powierzchni stopu TiNi, modyfikowanej tlenem i azotem w celu wytworzenia na powierzchni ochronnej warstwy tlenków lub azotków tytanu. Określono zmiany struktury pasmowej i krystalicznej warstw i ich wpływ na właściwości dielektryczne powierzchni. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA Rentgenowską analizę fazową wykonano na pods[...]

Wpływ niskotemperaturowego procesu jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę i efekt pamięci kształtu stopów Ni-Ti

Czytaj za darmo! »

Stopy Ni-Ti o składzie chemicznym zbliżonym do równoatomowego, wykazujące efekt pamięci kształtu, są znane z licznych zastosowań w medycynie. Takie właściwości jak efekt pamięci kształtu, a w szczególności pseudosprężystość, otwierają szerokie możliwości ich zastosowania jako biomateriału w ortopedii, protetyce stomatologicznej, chirurgii szczękowo-twarzowej oraz chirurgii naczyń bądź narządów wewnętrznych [1, 2]. Jednakże zastosowanie stopów Ni-Ti na długoterminowe implanty budzi wątpliwości ze względu na możliwość wystąpienia zjawisk korozji lub metalozy [3]. Dlatego w celu poprawy biokompatybilności, powierzchnia stopów Ni-Ti jest pokrywana warstwami m.in. tlenków [4÷6] i azotków tytanu [7÷9], lub warstwami diamentopodobnymi [10]. Jedną z perspektywicznych metod wytwarzania tych warstw jest technika jarzeniowa. Metoda ta pozwala na wytworzenie na powierzchni stopów cienkich, elastycznych warstw azotkowych lub tlenkowo-azotkowych poprawiających biokompatybilność stopów Ni-Ti [11, 12]. Jednocześnie zastosowanie tej metody do modyfikacji powierzchni stopu Ni-Ti wymaga znacznego podwyższenia temperatury, co może prowadzić do rozkładu fazy macierzystej β na fazy równowagowe, takie jak Ni3Ti, czy Ti2Ni. Istnieje więc możliwość wystąpienia takich zmian w mikrostrukturze stopów Ni-Ti, które będą miały negatywny wpływ na przebieg odwracalnej przemiany martenzytycznej, odpowiedzialnej za zjawisko pamięci kształtu oraz właściwości nadsprężyste tych stopów [13, 14]. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu niskotemperaturowego jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę stopów Ni-Ti, przebieg przemiany martenzytycznej, a także jednokierunkowy efekt pamięci kształtu i efekt nadsprężystości. MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Warstwy azotkowe i tlenkowo-azotkowe tytanu wytwarzano na powierzchni stopu Ni-Ti o składzie chemicznym zbliżonym do równoatomowego (50,6% at. Ni), wyprodukowanego przez firmę AMT (Belgia). Ta[...]

Wpływ wyżarzania po przeróbce plastycznej na zimno na przemiany fazowe i właściwości drutów TiNiCo przeznaczonych na implanty medyczne

Czytaj za darmo! »

Stopy NiTi wykazujące efekty pamięci kształtu od wielu lat są stosowane w produkcji wyrobów medycznych [1÷3]. Najbardziej rozpowszechnione są łuki ortodontyczne, klamry do zespoleń złamań kości, stenty do małoinwazyjnej chirurgii naczyń krwionośnych, tchawicy, przewodu pokarmowego, dróg żółciowych i przewodów moczowych, klipsy do zespalania tkanek miękkich oraz aktywatory dla robotyki medycznej, końcówki narzędzi chirurgicznych i części aparatury medycznej [4÷10]. Strukturę, przemiany fazowe i właściwości tych stopów można kształtować przez zmiany zawartości niklu i tytanu oraz stosowanie odpowiedniej przeróbki plastycznej i obróbki cieplno-plastycznej [11, 12]. Wprowadzenie do stopów dwuskładnikowych innych pierwiastków również umożliwia zmiany sekwencji i zakresu temperatury odwracalnych przemian fazowych oraz właściwości stopów [13, 14]. Wprowadzenie do stopów dla medycyny dodatku od 1 do 2% at. trzeciego składnika, np. Mo, Ta, Nb, Zr lub Co zamiast niklu, umożliwia modyfikowanie kinetyki przemian fazowych i charakterystycznych wartości temperatury, uzyskanie pożądanych właściwości umocnienia lub uplastycznienia stopów oraz regulowanie zakresu temperatury występowania efektów pamięci kształtu lub supersprężystości. W stopach z dodatkiem kobaltu przemiany zachodzą odwracalnie z udziałem pośredniej fazy romboedrycznej R [15]. Po przeróbce plastycznej na zimno i wyżarzaniu można uzyskać ich dobre właściwości supersprężyste [16]. Trójskładnikowe stopy Ti50Ni48,7Co1,3 wytworzone w końcu lat 80. ubiegłego wieku w Instytucie Fizyki i Chemii Metali Uniwersytetu Śląskiego stosowano do wyrobu prototypowych klamer pamięciowych do osteosyntezy. Klamry te zostały użyte w latach 90. za zgodą komisji bioetycznej początkowo w eksperymentalnych zespoleniach złamań żuchwy u psów i następnie w badaniach klinicznych w leczeniu złamań żuchwy u ludzi w Klinice Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Śląskiej Akademii Medycznej [17]. Obecnie z drutów z [...]

Wpływ niskotemperaturowego tlenoazotowania jarzeniowego na odporność korozyjną stopu NiTi z pamięcią kształtu


  Stopy z pamięcią kształtu NiTi stosowane są na implanty kostne i kardiologiczne. Z uwagi jednak na zjawisko metalozy, tj. przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek, są poddawane różnym obróbkom powierzchniowym w celu poprawy ich odporności na korozję. W artykule przedstawiono badania porównawcze odporności na korozję stopów NiTi bez i po procesie tlenoazotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie. Przeprowadzono badania metodą potencjodynamiczną i spektroskopii impedancyjnej wykazując wzrost odporności korozyjnej tych stopów po obróbce jarzeniowej. Wykonano również badania morfologii oraz chropowatości powierzchni stopu NiTi bez i z wytworzoną warstwą dyfuzyjną. Stwierdzono, że proces tlenoazotowania jarzeniowego zwiększył odporność korozyjną stopu NiTi. Słowa kluczowe: stopy z pamięcią kształtu, proces tlenoazotowania w niskotemperaturowej plazmie, odporność korozyjna.Wstęp Stopy z pamięcią kształtu znajdują coraz szersze zastosowanie w medycynie, jako medyczne implanty kostne i kardiologiczne, m.in. do łączenia kości, korekcji kręgosłupa, w ortodoncji, czy też w mało inwazyjnej chirurgii do uszczelniania przegród międzykomorowych serca oraz na wewnątrznaczyniowe stenty samorozprężające [1]. Jednak ich stosowanie w implantologii, szczególnie na implanty długookresowego użytkowania, z uwagi na obecność niklu i zjawisko przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek (tzw. metaloza) wymaga zwiększenia ich odporności korozyjnej. Jest to realizowane poprzez stosowanie różnych metod obróbek powierzchniowych, dzięki którym wytwarzane są warstwy tlenku tytanu, powłoki węglowe, np. DLC (diamond like carbon), pirolityczny węgiel, NCD (nanocrystalline diamond), azotku tytanu, czy też polimerowe [2] i ceramiczne [3]. Badane są takie procesy obróbek powierzchniowych jak: utlenianie elektrochemiczne, procesy RFCVD, MWCVD, implantacja jonów, metoda zol-żel, azotowanie jarzeniowe [4-8]. Ograniczeniem stoso[...]

Influence of low-temperature oxynitriding glow-discharge treatment on corrosion resistance of NiTi shape memory alloys


  NiTi shape memory alloys are used for cardiac and bone implants. However, due to metalosis, i.e. the migration of the alloy constituents into the surrounding tissues, they undergo various surface treatment processes in order to improve their corrosion resistance. In this article, a comparative study of NiTi alloys’ corrosion resistance both prior and after oxynitriding glowdischarge treatment in a low-temperature plasma process at the temperature of 300 °C is presented. Examinations with the use of potentiodynamic and impedance spectroscopy methods were carried out, which show a corrosion resistance increase of NiTi shape memory alloys after glow-discharge assisted oxynitriding. Corrosion resistance tests were supplemented by morphology and roughness tests carried out on NiTi alloy surfaces both with and without a diffusive layer. Keywords: shape memory alloys, oxynitriding, low-temperature process, corrosion resistance.Introduction Shape memory alloys are being more and more widely used in medicine, as medical bone or cardiac implants used to, e.g. connect bones, adjust the spine, in orthodontics, or in minimally invasive surgery to seal interventricular septums or in self-expanding stents for endovascular treatment [1]. However, due to the presence of nickel and the migration of alloy components to the surrounding tissues (metalosis), their use in implantology, especially in long-term implants, requires their corrosion resistance to be improved. This is accomplished through the use of various methods of surface treatment, which lead to the formation of titanium oxide or carbon layers on the metal surface, such as DLC (diamond like carbon), pyrolytic carbon, NCD (nanocrystalline diamond), titanium nitride, or polymer [2] and ceramic coatings. The following surface treatment processes are being studied: electrochemical oxidation, RFCVD, MWCVD, ion implantation, zol-gel method, glowdischarge nitriding [4-8]. A lim[...]

Characterization of low-temperature nitrided NiTi shape memory alloy DOI:10.15199/28.2019.3.3


  1. INTRODUCTION Shape memory alloys (SMAs) belong to a class of the shape memory materials, which posses ability to “memorise" or retain their previous form when subjected to certain stimulus such as thermomechanical or magnetic variations. Due to their unique and superior properties, SMAs have drowned significant attention and interest in recent years in broad range of commercial applications. Especially, well-known in this field is nickel-titanium alloy (NiTi), which is also known as NiTiNOL. Invented by William Buehler and Frederick Wang in 1962 NiTi alloy has found wide engineering and technical applications in numerous commercial fields, such as: consumer products, automotive, aerospace, mini actuators, micromechanical systems, robotics and biomedical [1, 2]. In field of aerospace, a family of high force release devices called the “Frangibolt¨, an array of fast acting Pinpullers, a range of innovative Ejector Release Mechanisms (ERMs), and a host of other SMA Actuators have been known [3]. The NiTi-based shape memory alloys are preferable for most of these applications due to their high mechanical and corrosion properties as well as the stability of the effect. However, there are some application areas that require improvement in surface hardness as well as an abrasion resistance. Therefore, studies were done in order to improve these properties through the use of various method of surface treatment, which form e.g. layers of titanium oxide, titanium nitride, carbon coatings such as DLC (diamond like carbon) or NCD (nanocrystalline diamond) and ceramic layers. The methods include: electrochemical oxidation, ion implantation, RFCVD, glow discharge and laser treatment [4÷11]. The limitation in the application of these surface treatments is the temperature of the process, which may negatively affect the shape memory effects [5, 11]. The most of these methods, e.g. nitriding, have been carried out at high tempera[...]

 Strona 1