Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Arian Hashemi Moghaddam

Analiza właściwości warstwy wierzchniej kutych materiałów implantacyjnych


Analysis of the surface layer properties of forged implant materials


Opiekun pracy dyplomowej: dr hab. inż. Jacek Grabarczyk
Praca dyplomowa inżynierska obroniona 0000-00-00
Streszczenie pracy dyplomowej:
Endoproteza stawu biodrowego umożliwia ruch pacjentom, u których układ mięśniowo-szkieletowy nie może spełnić tej funkcji. Trzpień endoprotezy jest fundamentem działania całego implantu. Jego wytrzymałość wpływa na trwałość takiego wyrobu. Podczas jego wytwarzania, wyrób ten poddawany jest obróbkom cieplnym, mającym nadać mu odpowiedni kształt oraz właściwości fizyko-chemiczne i mechaniczne. Podczas kucia matrycowego na gorąco, warstwa wierzchnia wyrobu ulega zdeformowaniu, a defekty w niej zawarte mogą spowodować obniżenie wytrzymałości obrabianego materiału. Materiałami użytymi do badań są stop Ti6Al4V, stop CoCrMo oraz stal M30NW. Przygotowane próbki poddano badaniom na mikroskopie optycznym, mikroskopie SEM oraz wykonano rozkład mikrotwardości każdej próbki. Obserwacja pod mikroskopem optycznym potwierdziła uszkodzenie warstwy wierzchniej próbek, natomiast mikroskopia SEM dokładnie wykazała defekty, które występują w warstwie wierzchniej. Przeprowadzenie analizy EDS potwierdziło skład chemiczny badanych materiałów oraz skład chemicznych tworów, w tym tlenków, które wydzieliły się na powierzchni materiału. Wykonany rozkład mikrotwardości wykazał wysoką twardość warstwy wierzchniej próbek tytanowych oraz stalowych, natomiast w przypadku próbki CoCrMo, twardość ta rosła wraz ze wzrostem odległości odcisku od powierzchni materiału. Dzięki analizie głębokości defektów powstałych podczas kucia na gorąco, wyznaczono wysokość warstwy wierzchniej, którą należy usunąć przy pomocy np.: obróbki skrawaniem. Słowa kluczowe: warstwa wierzchnia, kucie na gorąco, obróbka cieplna, materiały implantacyjne.
Abstract:
The endoprosthesis of the hip joint allows patients to move, whose musculoskeletal system is incapable of serving this function. The pin of the endoprosthesis is the foundation on which implant’s characteristics are based on. During manufacturing process, the pin is subjected to thermal treatment in order to form a proper shape of the implant and provide required physicochemical and mechanical properties. During drop forging process, the outer layer of the implant undergoes deformation, the defects that are contained in such deformation may lead to drop of durability of the implant. Materials used in research are: Ti6Al4V alloy, CoCrMo alloy and M30NW steel. Prepared samples were examined under optical microscope, SEM microscope and for each sample the distribution of microhardness was conducted. The observation under optical microscope confirmed the damage on the outer layer of the samples, on the other hand SEM microscopy precisely exhibited the defects that are present on the outer layer. Using EDS analysis the compositions of the examined materials as well as chemical compounds e.g., oxides that released on the surface of examined material, were confirmed. Performed distribution of microhardness demonstrated significant hardness of the outer layer of titanium alloy samples as well as steel samples. When it comes to samples made out of CoCrMo alloy, hardness was growing with the increase of imprint from the surface of the material. Thanks to analysis of the depth of the defects that were created during drop forging process, it was possible to assign the thickness of the outer layer that needs to be removed, e.g., via machining. Keywords: hot forging, endoprosthesis, surface layer, implant materials.