Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2020 - zeszyt 4

Nanoindentation tests titanium alloy Ti-6Al-4V after interference laser treatment

Badania nanoindentacji stopu tytanu Ti-6Al-4V po interferencyjnej obróbce laserowej

10.15199/28.2020.4.1

nr katalogowy: 128348
10.15199/28.2020.4.1

Streszczenie

The study aimed was to assess selected mechanical properties of surface layers obtained after interference laser treatment – DLIL of titanium alloy Ti-6Al-4V used for implants. The samples were melted in still air at room temperature, for this purpose Nd:YAG laser was used, the number of laser shots was variable. Next, nanoindentation tests were performed, based on which Young’s modulus and nanohardness in the obtained surface layers were determined. An increase in nanohardness is observed in the surface layers after laser melting. An increase in the modulus of elasticity and higher hardness was observed for both the first and second areas on the sample surface. In the case of a sample for which three laser beam shots were used, hardness and Young’s modulus almost doubled. On the basis of the obtained results, it was found that the modified Ti-6Al-4V alloy can be used as an implant material, and the proposed method of modifying its surface may extend the life of such implants and improve their frictional properties.

Abstract

Celem pracy była ocena wybranych właściwości mechanicznych warstw powierzchniowych otrzymanych po laserowej obróbce interferencyjnej – DLIL stopu tytanu Ti-6Al-4V stosowanego na implanty. Próbki nadtopiono w spokojnym powietrzu w temperaturze pokojowej, w tym celu wykorzystano laser Nd:YAG, ilość strzałów lasera była zmienna. Następnie wykonano badania nanoindentacji, na podstawie których określono moduł Younga oraz nanotwardość w otrzymanych warstwach powierzchniowych. Obserwowano wzrost nanotwardości warstw powierzchniowych po obróbce laserowej. Zaobserwowano wzrost modułu sprężystości i większą twardość zarówno dla pierwszego, jak i drugiego obszaru na powierzchni próbki. W przypadku próbki, dla której zastosowano trzy strzały wiązki laserowej, twardość i moduł Younga wzrosły prawie dwukrotnie. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zmodyfikowany stop Ti-6Al-4V może być stosowany jako materiał implantologiczny, a proponowana metoda modyfikacji jego powierzchni może wpływać na wydłużenie żywotności takich implantów oraz poprawiać ich właściwości cierne.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Ashby M., Shercliff H., Cebon D.: Materials engineering, science, processing and design. Elsevier Ltd., Cambridge (2010) 2.
[2] Głowacka M., Łabanowski J.: Inżynieria powierzchni. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwo Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Elblągu, Elbląg (2014).
[3] Chorzelska M., Jażdżewska M.: Utlenianie anodowe biostopu Ti6Al4V w aspekcie jego zastosowań w implantacji. Inżynier i Fizyk Medyczny 5 (7) (2018) 317–319.
[4] Biernat J.F.: Materiałoznawstwo. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk (2014).
[5] Czyż K., Strzelec M., Marczak J., Rycyk A., Sarzyński A., Major R., Patron Z., Jach K., Świerczyński R., Wachulak P., Garbacz H.: Bezpośrednia laserowa litografia interferencyjna w periodycznej obróbce biomateriałów. Biuletyn WAT 4 (LXV) (2016) 31–53.
[6] Czyż K., Major R., Trembacka-Wójciga K., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Marczak J.: Periodyczne strukturowanie powierzchni wybranych materiałów biozgodnych. Przegląd Elektrotechniczny 5 (91) (2015) 49–52.
[7] Welsch G., Rodney B., Collings E.W.: Materials properties handbook. Titanium alloys. ASM International (1993) 8.
[8] Kurzydłowski K., Lewandowska M.: Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i inżynierskie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2010) 9.
[9] Majkowska B., Jażdżewska M., Zieliński A., Antoszkiewidz M., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M., Rycyk A., Czyż K.: Influence of laser interference micromachining of Ti13Nb13Zr bio-alloy on adhesion of hydroxyapatite coatings. Symposium R.: Bioceramics for Bone and Joint Repair. Warszawa (2014).
[10] Oliver W.C., Pharr G.M.: Measurement of hardness and elastic modulus by instrument indentation. Advances in under standing and refinements to methodology. Journal of Materials Research 19 (2004) 3–20.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2020-4 , nr katalogowy 128348 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-zeszyt (pdf) 2020-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2020-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma