I N S T Y T U T O D L E W N I C T W APRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVII I Numer 1

SPIS TREŚCI

JERZY J. SOBCZAK: Od Redakcji ....................................................... 1.

LUDMIL DRENCHEV, JERZY J. SOBCZAK: Sterowanie strukturą 2. w hipotetycznych gazarach gradientowych ..........................................

ZBIGNIEW ADAMCZYK, KATARZYNA JASZCZÓŁT, BARBARA 3. JACHIMSKA: Określenie właściwości fizykochemicznych i stabilności termicznej hydroksyapatytu ..................................................................

MARTA BIEL-GOŁASKA, IZABELA KALEMBA: Odporność na zużycie 4. oraz biozgodność narzędzi stomatologicznych ulepszanych różnymi powłokami ............................................................................................

TOMASZ REGUŁA, MARIAN BRONICKI, MARZENA LECH-GREGA, 5. EDWARD CZEKAJ: Ocena możliwości kształtowania właściwości me-chanicznych odlewniczego stopu magnezu AZ91 przez zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej ...............................................................

IRENA IZDEBSKA-SZANDA: Badania korelacji pomiędzy rodzajem 6. i ilością modyfikatora a przemianami wysokotemperaturowymi i wy-trzymałością resztkową mas z udziałem modyfikowanych krzemianów sodu .....................................................................................................

13

21

31

41

49

5

Księga1.indb 1 2008-05-09 12:05:09

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVIII Rok 2008 Zeszyt 1

13

CONTROL OF GRADED STRUCTURE IN GASARS

STEROWANIE STRUKTURĄ W HIPOTETYCZNYCH GAZARACH GRADIENTOWYCH

Ludmil Drenchev*, Jerzy Józef Sobczak**

* Institute of Metal Science, 67 Shipchenski Prohod Street, 1574 Sofia, Bulgaria** Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Street, 30-418 Krakow, Poland

Abstract

Development of instruments for micro- and macrostructure design in functional-ly graded materials is a challenge for the modern industry. In this path, mathemati-cal modeling and numerical simulation are extremely helpful techniques for design and investigations of functionally graded materials. The aim of this paper is to show the possibility for production of gasars with graded porous structure. This is done by means of comprehensive mathematical model of fered by the authors in a pre-vious work. The way to control the structure by means of processing parameters is discussed on the basis numerical experiments related to copper/hydrogen system. Key words: gasars, highly porous materials, designing, functionally graded materials, mathematical modeling, numerical simulation, copper-hydrogen system, oriented struc-ture

StreszczenieRozwój metod projektowania mikro- i projektowanie makrostruktury materiałów okre-ślanych mianem funkcjonalnych gradientowo stanowi wyzwanie dla nowoczesne-go przemysłu. Modelowanie matematyczne i symulacja numeryczna są technikami niezmiernie pomocnymi w zakresie wyznaczania wytycznych technologicznych dla opracowania i przewidywania właściwości danej klasy materiałów. Celem danej pra-cy jest analiza możliwości wytwarzania nowego rodzaju materiałów – hipotetycznych gazarów – charakteryzujących się gradientową strukturą porowatą. Opierając się na wynikach poprzednich praca autorów, zaproponowano model matematyczny, umoż-liwiający sterowanie strukturą mediów porowatych o ukierunkowanej strukturze por. Poczynione założenia przedyskutowano na podstawie numerycznych eksperymen-tów dotyczących układu miedź – wodór. Stwierdzono, że podstawowymi parametrami technologicznymi procesu wytwarzania gazarów o strukturze gradientowej jest parcjal-ne ciśnienie gazu, wywierane na ciekły metal przed i w trakcie krzepnięcia. Zmiana ciśnienia prowadzi do zasadniczych zmian w ilości zarodków i por w odniesieniu do jednostki powierzchni. Uzyskiwana porowatość może się wahać w szerokim zakre-sie 0-40%, co pozwala na wytworzenie materiału o wysokim gradiencie właściwości. Słowa kluczowe: gazar, materiały wysokoporowate, projektowanie, materiały funkcjo-nalne gradientowe, modelowanie matematyczne, symulacja numeryczna, układ miedź – wodór, struktura ukierunkowana

Księga1.indb 13 2008-05-09 12:05:10

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVIII Rok 2008 Zeszyt 1

21

DETERMINATION OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND THE THERMAL STABILITY OF HYDROXYAPATITE

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH I STABILNOŚCI TERMICZNEJ HYDROKSYAPATYTU

Zbigniew Adamczyk*), Katarzyna Jaszczółt**, Barbara Jachimska*,

* Institute of Catalysis and Surface Chemistry, PAS, 8 Niezapominajek Street, 30-239 Kraków, Poland

** Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Street, 30-418 Krakow, Poland

*) author to whom correspondence should be addressed: ncadamczyk@cyf-kr.edu.pl

Abstract

Hydroxyapatite [1-3] of structural formula Ca10(PO)6(OH)2 (HAp) and calcium triphos-phate Ca3(PO)2 (TCP) powder sand suspensions have been characterized physico-chemically. Physicochemical characteristics involved the analysis of phase compo-sition using the X ray diffraction, the powder morphology using SEM method, deter-mination of specific surface area by the BET method, the grain distribution of HAp water suspensions using laser diffractometer and the zeta potential as a function of suspension pH (isoelectric point) by the measurement of the electrophoretic mobility. Key words: calcium triphosphate, polyelectrolytes, slurries, hydroxyapatite

Streszczenie

Badania fizykochemiczne przeprowadzono dla proszków i suspensji hydroksyapatytu [1-3] o wzorze strukturalnym Ca10(PO)6(OH)2 (oznaczonym dalej jako HAp) oraz trójfosforanu wapnia Ca3(PO)2 (oznaczonego dalej jako TCP). Badania fizykochemiczne obejmowały analizę składu fazowego przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej, morfologię proszków przy pomocy metody SEM, wyznaczenie powierzchni właściwej metodą BET, rozkład ziarno-wy suspensji wodnych HAp przy użyciu dyfraktometru laserowego, oraz potencjału zeta w funkcji pH suspensji (punktu izoelektrycznego) na drodze ruchliwości elektroforetycznej. Słowa kluczowe: trójfosforan wapnia, polielektrolity, spoiwa, hydroksyapatyt

Księga1.indb 21 2008-05-09 12:05:12

31

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVIII Rok 2008 Zeszyt 1

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ORAZ BIOZGODNOŚĆ NARZĘDZI

STOMATOLOGICZNYCH ULEPSZANYCH RÓŻNYMI POWŁOKAMI

WEAR RESISTANCE AND BIOCOMPATIBILITY OF DENTAL TOOLS UPGRADED BY DIFFERENT COATINGS

Marta Biel-Gołaska*, Izabela Kalemba**

* Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska

** Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Streszczenie

Narzędzia stomatologiczne ulegają zniszczeniu, zarówno w procesie ich użytko-wania, jak i podczas sterylizacji oraz dezynfekcji. Celem zwiększenia trwałości wierteł stomatologicznych i pincet oraz zwiększenia zgodności biologicznej pod-jęto próbę ulepszenia ich powierzchni poprzez wytworzenie powłok z TiN i TiAlN. Powłoki zostały naniesione technologią PAPVD (Plasma Assisted Physical Vapo-ur Deposition).Przeprowadzono dwuletnie badania eksploatacyjne wierteł stoma-tologicznych i pincet oraz obserwacje metalograficzne powierzchni zużytych po 3, 6, 9, 12 i 24 miesiącach. Wyniki badań zostały przedstawione w niniejszym artykule. Słowa kluczowe: narzędzia stomatologiczne, powłoki TiN i TiAlN, metoda PAPVD, bada-nia metalograficzne, biozgodność, badania eksploatacyjne

Abstract

Dental tools are sometimes damaged as a results of exploitation or during sterilization and desinfection. The aim of durability improving of dental borers and tweezers and increasing of the biocompatibility was modification of the surface of tools by TiN and TiAlN coatings. The coatings were made by PAPVD technology (Plasma Assisted Physical Vapour Dep-osition). The dental borers and tweezers were observed after the operation time of 3, 6, 9, 12 and 24 months. The results of investigation are presented in this article.

Key words: dental tools, TiN and TiAlN coatings, PAPVD method, metallographic obser-vations, biocompatibility, wear resistance

Wprowadzenie

Od szeregu lat wśród stomatologów istnieje duże zainteresowanie wiertłami, które miałyby nie tylko wysoką odporność na zużycie, ale również mogłyby być wykorzystane do cięcia metalowych części protez szkieletowych. Podjęto więc badania mające na celu zwiększenie trwałości eksploatacyjnej wierteł oraz zaproponowanie tak skonstru-

Księga1.indb 31 2008-05-09 12:05:15

41

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVIII Rok 2008 Zeszyt 1

41

OCENA MOŻLIWOŚCI KSZTAŁTOWANIA WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH ODLEWNICZEGO STOPU MAGNEZU AZ91 PRZEZ ZASTOSOWANIE ODPOWIEDNIEJ OBRÓBKI CIEPLNEJ

AN ASSESSMENT OF THE POSSIBILITIES TO SHAPE THE MECHANICAL PROPERTIES OF CAST AZ91 MAGNESIUM ALLOY

THROUGH APPLICATION OF PROPER HEAT TREATMENT

Tomasz Reguła*, Marian Bronicki**, Marzena Lech-Grega***, Edward Czekaj*

* Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska ** Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

*** Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich w Skawinie, ul. Piłsudskiego 19, 32-050 Skawina, Polska

StreszczenieCelem publikacji jest ocena wpływu różnych sposobów klasycznej obróbki cieplnej na zmiany właściwości mechanicznych – w temperaturze pokojowej – stopu magnezowego typu AZ91, w odniesieniu do analogicznych charakterystyk dla stanu wyjściowego (lane-go). Materiał badawczy odlewano grawitacyjnie do form piaskowych oraz kokil. Odpo-wiednio przygotowane mechanicznie próbki poddano obróbce cieplnej, podczas której doprowadzone zostały ze stanu wyjściowego (F – as-fabricated) do stanów: T4, T5 oraz T6. Badanie właściwości mechanicznych obejmowało wyznaczenie Rm, Rp02 i A5 w statycznych próbach rozciągania oraz pomiary twardości (HB) metodą Brinella. Wy-niki badań wskazują, iż właściwości mechaniczne odlewniczego stopu AZ91 można w istotny sposób kształtować, poprzez zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej.

Słowa kluczowe: stop magnezu AZ91, odlewanie, obróbka cieplna, właściwości mecha-niczne

Abstract

The aim of this publication is to assess the effect of different types of the standard heat treatment on changes in mechanical properties at room temperature of magnesium al-loy from AZ91 family referred to the same properties in as-fabricated state. The inves-tigated alloy was gravity cast into sand and metal moulds. The mechanically prepared specimens were subjected to a heat treatment during which they were transformed from the as-fabricated state to conditions: T4, T5 and T6. Testing of mechanical properties included determination of Rm, Rp02 and A5 during static tensile test and Brinell hardness measurements (HB). The results of the investigations indicate that the mechanical prop-erties of cast AZ91 alloy can be successfully shaped through the application of proper heat treatment.

Key words: AZ91 magnesium alloy, casting, heat treatment, mechanical properties

Księga1.indb 41 2008-05-09 12:05:32

49

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom XLVIII Rok 2008 Zeszyt 1

BADANIA KORELACJI POMIĘDZY RODZAJEM I ILOŚCIĄ MODYFIKATORA

A PRZEMIANAMI WYSOKOTEMPERATUROWYMI I WYTRZYMAŁOŚCIĄ RESZTKOWĄ MAS Z UDZIAŁEM MODYFIKOWANYCH KRZEMIANÓW SODU

INVESTIGATIONS OF A CORRELATION BETWEEN THE TYPE AND AMOUNT OF MODIFIER, HIGH-TEMPERATURE TRANSFORMATIONS AND RESIDUAL

STRENGTH OF SANDS WITH MODIFIED SODIUM SILICATES

Irena Izdebska-Szanda*

* Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wysokotemperaturowych modyfikowanych pró-bek uwodnionego krzemianu sodu i mas z jego udziałem. Określony został wpływ dodat-ków morfoaktywnych jako modyfikatorów uwodnionego krzemianu sodu, na właściwości (kohezyjno-adhezyjne) technologiczne mas formierskich wykonanych z udziałem tego spoiwa, określone w podwyższonych temperaturach, w aspekcie poprawy wybijalno-ści tych mas z odlewu. W wyniku badań wytypowany został najkorzystniejszy pod tym względem dodatek morfoaktywny.

Słowa kluczowe: uwodniony krzemian sodu, modyfikacja, przemiany temperaturowe i fazowe, wytrzymałość resztkowa

Abstract

The article presents the results of high-temperature investigations of the modified sam-ples of hydrated sodium silicate and of the sand mixtures with an addition of this com-pound. To improve the knocking out properties of these sands when poured with molten metal, the effect of morphoactive additives used as modifiers of the hydrated sodium silicate on the high-temperature technological (cohesive-adhesive) properties of mould-ing sands prepared with an addition of this binder was determined. As a result of the investigations, an optimum addition of the morphoactive agent was selected.

Key words: hydrated sodium silicate, modification, temperature and phase transforma-tions, residual strength

Księga1.indb 49 2008-05-09 12:05:36