Mehaničke osobine i mikrostruktura plazma naprskane prevlake ZrO2Y2O3 /ZrO2Y2O3CoNiCrAlY/CoNiCrAlY

  • Mihailo R. Mrdak IMTEL komunikacije a.d.
Ključne reči: ZrO2||, ||ZrO2, Y2O3||, ||Y2O3, property||, ||svojstvo, microstructures||, ||mikrostrukture, mechanical properties||, ||mehanička svojstva, layers||, ||slojevi, Coatings||, ||prevlake, ceramics||, ||keramike, Bonding||, ||vezivanje,

Sažetak


Keramika ZrO2, stabilizovana sa Y2O3, ima superiorna i odlična fizička svojstva u poređenju sa drugim savremenim keramičkim materijalima. Zbog visoke biokompatibilnosti ona u sistemu ZrO2-Y2O3 ima široku primenu kao biomaterijal u ortopedskoj hirurgiji. Keramika ZrO2-Y2O3 najčešće se primenjuje za izradu glava kuka, proteza kolena, privremenih držača itd. ZrO2 je u kliničkoj upotrebi kao ukupna zamena kuka (THR), u zglobu veštačkih kolena, ali se koristi za primenu i razvoj drugih medicinskih uređaja. Da bi se keramika ZrO2Y2O3(YSZ) koristila na biomedicinskim substratima, neophodno je deponovati slojeve prevlake bez defekata. Radi depozicije keramičke prevlake ZrO28tež%Y2O3 sa najboljim strukturnim svojstvima, ispitan je sistem prevlaka ZrO2Y2O3/ZrO2Y2O3CoNiCrAlY/CoNiCrAlY. Zbog ekonomičnosti depozicija je izvršena na čeličnom supstratu uz primenu vezne prevlake CoNiCrAlY, što ne utiče na strukturu i funkcionalnost keramičkog sloja ZrO2Y2O3. Struktura slojeva ispitana je metodom svetlosne mikroskopije, a površina gornje keramičke prevlake ZrO28mas%Y2O3 metodom skening elektronske mikroskopije (SEM). Na osnovu dobijenih karakteristika utvrđeno je da sadržaj poroznosti u keramičkom sloju nije bio visok i da su mikropore ravnomerno raspoređene. Procena mehaničkih osobina slojeva urađena je ispitivanjem mikrotvrdoće metodom HV0.3 i zatezne čvrstoće spoja ispitivanjem na zatezanje. Vrednosti mikrotvrdoće ZrO28mas%Y2O3 prevlake bile su zadovoljavajuće i zatezna čvrstoća spoja sistema prevlaka.

 

Biografija autora

Mihailo R. Mrdak, IMTEL komunikacije a.d.
doktor tehničkih nauka

Reference

Cheruvu, N.S., Chan, K.S., & Leverant, G.R. 2000. Cyclic Oxidation Behavior of Aluminide, Platinum Modified Aluminide, and MCrAlY Coatings on GTD-111. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 122(1), p.50. doi:10.1115/1.483174

Dion, I., Bordenave, L., Lefebvre, F., Bareille, R., Baquey, C., Monties, J.R., & Havlik, P. 1994. Physico-chemistry and cytotoxicity of ceramics. Journal of Materials Science, 5, pp.18-24.

Heimann, R.B. 2006. Thermal spraying of biomaterials. Surface and Coatings Technology, 201, pp.2012-2019.

Hong, L., Bing, S., Aaron, F., & Timothy, C. 2004. Applications of plasma coating in artificial joints: An overview. Vacuum, 73, pp.317-326.

ISO standard 13356 2008. revision of a previous version of 1997.

Khor, K.A., Fu, L., Lim, V.J.P., & Cheang, P. 2000. The effects of ZrO2 on the phase compositions of plasma sprayed HA: YSZ composite coatings. Materials Science and Engineering, 276, pp.160-166.

Lang, H., & Mertens, T. 1990. The use of cultures of human osteoblastlike cells as an in vitro test system for dental materials. Journal of oral and maxillofacial surgery , 48(6), pp.606-11. pmid:2341941

Magdi, M.F., & Kobayashi, A. 2007. Microstructure and Mechanical Properties of HA/ZrO2 Coatings by Gas Tunnel Plasma Spraying. Transaction of JWRI, 36(1), pp.47-51.

Material Product Data Sheet, AMDRY 9951, Cobalt Nickel Chromium Aluminum Yttrium (CoNiCrAlY) Thermal Spray Powders, DSMTS - 0092.1 2011. Sulzer Metco.

Material Product Data Sheet, Metco 204F, 8% Yttria Stabilized Zirconia Agglomerated and HOSP™ Thermal Spray Powders, DSMTS-0001. 2 2012. Sulzer Metco.

Mobarra, R., Jafari, A.H., & Karaminezhaad, M. 2006. Hot corrosion behavior of MCrAlY coatings on IN738LC. Surface and Coatings Technology, 201(6), pp.2202-2207.

Mrdak, M. 2013. Characterization of vacuum plasma sprayed cobalt-nickel-chromium-aluminum-yttrium coating. Vojnotehnički glasnik / Military Technical Courier, 61(4), pp.26-47, doi:10.5937/vojtehg61-2495.

Мrdak, М. 2015. Characteristics of APS and VPS plasma spray processes. Vojnotehnički glasnik / Military Technical Courier, 63(3), pp.137-159, doi:10.5937/vojtehg63-7064.

Mrdak, M. 2016. Properties of the ZrO2MgO/MgZrO3NiCr/NiCr triple-layer thermal barrier coating deposited by the atmospheric plasma spray process. Vojnotehnički glasnik / Military Technical Courier, 64(2), pp.411-430, doi:10.5937/vojtehg64-9612 .

Mrdak, M., Rakin, M., Medjo, B., & Bajić, N. 2015. Experimental Study of Insulating Properties and Behaviour of Thermal Barrier Coating Systems in Thermo Cyclic Conditions. Materials & Design, 67, pp.337-343.

Mrdak, M., Vencl, A., Nedeljkovic, B., & Stanković, M. 2013. Influence of plasma spraying parameters on properties of the thermal barrier coatings. Materials Science and Technology, 29(5), pp.559-567.

Piconi, C., & Maccauro, G. 1999. Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials, 20, pp.1-25.

Poza, P., & Grant, P.S. 2006. Microstructure evolution of vacuum plasma sprayed CoNiCrAlY coatings after heat treatment and isothermal oxidation. Surface and Coatings Technology, 201(6), pp.2887-2896.

Turbojet Engine: Standard Practices Manual (PN 582005) 2002. East Hartford, USA: Pratt & Whitney.

Wang, H. 2008. Materials and applications of thermal spray. National Defense Industry Press.

Weidian, S. 2006. Thermal Spray Technolog.CHWA Technology Company.

Objavljeno
2017/01/14
Rubrika
Originalni naučni radovi