Analiza zaostalih napona u bioinertnim neorganskim keramičkim plazma sprej prevlakama

  • Mihailo R. Mrdak IMTEL komunikacije a.d.
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg66-15591
Ključne reči: Substrates||, ||podloge, Stress||, ||naponi, Coatings||, ||prevlake, Ceramics||, ||keramike,

Sažetak


Jedan od faktora za uspešnu primenu biomedicinskih keramičkih prevlaka na implantima jeste usklađenost fizičkih i mehaničkih karakteristika prevlaka sa metalnim podlogama implanata. Temperature i temperaturni gradijent u prevlakama tokom depozicije praha imaju važnu ulogu na konačni kvalitet prevlaka. Koeficijenti toplotnog širenja i toplotne provodljivosti prevlake i podloge se razlikuju, što utiče na povećanje zaostalih napona u prevlakama. Da bi se razlika fizičkih karakteristika prevlake i podloge svela na minimum, temperature površine prevlake i podloge moraju se držati pod kontrolom tokom depozicije praha. Zbog toga je od posebnog značaja kontrola zaostalih napona u keramičkim prevlakama ukoliko se želi postići korisni vek prevlake i implanta. U radu je opisan model prenosa toplote plazme sa predviđanjem raspodele zaostalih napona u deponovanim prevlakama i tehnika rendgenografije za merenje zaostalih napona u keramičkim prevlakama. Cilj rada jeste da se opiše efekat brzine depozicije praha, promene debljine i toplotne provodljivosti ZrO2CaO prevlake na nivo i predznak zaostalih napona. Prikazan je i uticaj vezne prevlake, promena debljine vezne i keramičke prevlake ZrO2MgO i termičke obrade na nivo i predznak zaostalih napona. Ustanovljeno je da se sa povećanjem ukupne debljine prevlaka povećava udeo zaostalih napona na površini i ivicama prevlaka.

Biografija autora

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

Reference

Clyne, T.W. & Gill, S.C. 1996. Residual Stresses in Thermal Spray Coatings and Their Effect on Interfacial Adhesion. Journal of Thermal Spray Technology, 5, pp.401–418. Available at: https://doi.org/10.1007/BF02645271.

Greving, D.J., Rybicki, E.F. & Shadley, J.R. 1994. Through-Thickness Residual Stress Evaluations for Several Industrial Thermal Spray Coatings Using a Modified Layer-Removal Method. Journal of Thermal Spray Technology, 3, pp.379–388. Available at: https://doi.org/10.1007/BF02658983.

Hobbs, M.K. & Reiter, H. 1988. Residual Stresses in ZrO2-8%Y2O3 Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coating. Surface and Coatings Technology, 34(1), pp.33–42. Available at: https://doi.org/10.1016/0257-8972(88)90086-2.

Kesler, O., Matejicek, J., Sampath, S., Suresh, S., Gnaeupel-Herold, T., Brand, P.C. & Prask, H.J. 1998. Measurement of Residual Stress in Plasma- Sprayed Metallic, Ceramic and Composite Coatings. Materials Science and Engineering A, 257(2), pp.215–224. Available at: https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)00860-0.

Limarga, M.A., Vaßen, R. & Clarke, R.D. 2011. Stress Distributions in Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings Under Thermal Cycling in a Temperature Gradient. Journal of Applied Mechanics, 78(1). Available at: https://doi.org/10.1115/1.4002209.

Matejicek, J., Sampath, S., Brand, P.C. & Prask, H.J. 1999. Quenching, Thermal and Residual Stress in Plasma Sprayed Deposits: NiCrAlY and YSZ Coatings. Acta Materialia, 47(2), pp.607–617. Available at: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(98)00360-7.

Miyazaki, H., Ushiroda, I., Itomura, D. & Ota, T. 2008. Thermal expansion of hydroxyapatite between -100 °C and +50 °C. Materials Science and Engineering C, 29(4), pp.1463-1466. Available at: https://doi.org/10.1016/j.msec.2008.12.001.

Mrdak, M.R. 2017. Testing mechanical structural characteristics of Al2O3 oxide ceramics resistant to sliding friction, Vojnotehnički glasnik / Military Technical Courier, 65(4), pp.924-936. Available at: https://doi.org/10.5937/vojtehg65-12000.

Otsubo, F., Kishitake, K. & Terasaki, T. 2005. Residual Stress Distribution in Thermally Sprayed Self-Fluxing Alloy Coatings. Materials Transactions, 46(11), pp.2473-2477. Available at: https://doi.org/10.2320/matertrans.46.2473.

Rickerby, D.S., Scott, K.T., Eckold, G. & Lloyd-Thomas, D. 1988. Analysis of the Residual Stresses in Plasma Sprayed Coatings. In 1st Plasma-Technik-Symposium, Swicerland, Lucerne, pp.267-276. May 18-20.

Teixeira, V., Andritschky, M., Fischer, W., Buchkremer, H.P. & Stöver, D. 1999. Analysis of Residual Stresses in Thermal Barrier Coatings. Journal of Materials Processing Technology, 92–93, pp.209–216. Available at: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(99)00157-0.

Zhu, J.G., Xie, H.M., Li, Y.J., Hu, Z.X., Luo, Q. & Gu, C.Z. 2014. Interfacial Residual Stress Analysis of Thermal Spray Coatings by Miniature Ring-Core Cutting Combined with DIC Method. Experimental Mechanics, 54(2), pp.127–136. Available at: https://doi.org/10.1007/s11340-012-9640-2.

Zhuang, H. & Gu, G. 1988. A Study on Residual Stress of ZrO2+MgO Plasma Sprayed Coating. In 1st Plasma-Technik-Symposium, Swicerland, Lucerne, pp.277-284. May 18-20.

Objavljeno
2018/09/03
Broj časopisa
Vol. 66 Br. 4 (2018): oktobar – decembar
Rubrika
Stručni radovi

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).