Browsing by Author "Kromka, F."

Now showing 1 - 2 of 2

Laser Surface Modification of the Wrought and LPBF-Printed Biomedical Co-28Cr-6Mo Alloys: Effects on nanoindentation and Tribological Behaviors
(Sumy State University, 2024) Efremenko, B.V.; Chabak, Yu.G.; Efremenko, V.G.; Kromka, F.; Olejnik, I.M.; Shalomeev, V.A.; Tsvetkova, E.V.; Dzherenova, A.V.
В даній роботі розглянуто вплив модифікації поверхні лазерним променем на мікромеханічні та трибологічні властивості біомедичного сплаву Co-28Cr-6Mo, виготовленого за різними технологіями: (а) лиття+гаряча деформація та (б) 3D-друк за схемою лазерного порошкового сплавлення (Laser Powder Bed Fusion – LPBF). Поверхню деформованого та LPBF зразків оплавляли лазерним променем потужністю 400 Вт при скануванні зі швидкістю 5 мм∙с – 1 (використано волоконний лазер «TruFiber 400» (TRUMPF), довжина хвилі – 1064 нм). Дослідження проводили за допомогою оптичної (GX71, OLYMPUS) та електронної скануючої мікроскопії (JSM-7000F, JEOL), рентгенівської дифрактометрії (X'Pert PRO, PANalytical, Cu-Kα), наноіндентування (“G200 Nano Indenter”, Agilent Technologies) та випробувань на зношування тертям за схемою “Ball (Al2O3)-on-Plate” в середовищі, що імітує рідину людського тіла. Встановлено, що лазерна обробка привела до формування модифікованого (переплавленого) шару товщиною 500-550 мкм, що переважно складався із εCo (HCP) фази та мав дисперсну дендритну будову. Розмір дендритів у перерізі коливався від 5-12 мкм (у первинних осях) до 1,5-6,0 мкм – у вторинних осях, що набагато менше середнього розміру зерен у деформованому сплаві (44 мкм). Лазерна обробка підвищила твердість і межу текучості деформованого сплаву на 23 % (до 5,21 ГПа), а також зменшила його об’ємний знос на 25 %. В той же час, лазерна модифікація оплавленням практично не змінила мікромеханічні і трибологічні властивості LPBF сплаву, оскільки не відбулося подрібнення його мікроструктури відносно вихідного (немодифікованого) стану. Втім, лазерне оплавлення може бути корисним для 3D-друкованого Co28Cr-6Mo сплаву, оскільки воно забезпечує ущільнення структури в модифікованому шарі шляхом ліквідації пористості, характерної для виробів, виготовлених за технологією LPBF.
Surface Laser Melting of a Carburized LPBF-Manufactured Ti-based Biomedical Grade Alloy
(Sumy State University, 2023) Efremenko, B.V.; Chabak, Yu.G.; Tsvetkova, E.V.; Dzherenova, A.V.; Efremenko, V.G.; Kromka, F.; Zurnadzhy, V.I.; Olejnik, I.M.
Об’єктом даної роботи є дослідження зміни мікроструктури та твердості біомедичного сплаву Ti-6Al-4V, виготовленого за технологією LPBF-друку, в результаті цементації в твердому карбюризаторі та подальшого оплавлення поверхні лазерним променем. Навуглецювання проводили в порошковому карбюризаторі (20 об. % (NH2)2CO, 20 об. % K4Fe(CN)6 та 60 об. % сажі) при 1000 °C впродовж 7 год. Для лазерної обробки використали волоконний лазер «TruFiber 400» (TRUMPF) (довжина хвилі – 1064 нм, потужність – 400 Вт, швидкість сканування – 5 мм·с – 1). Дослідження включали оптичну (GX71 OLYMPUS) та сканувальну електронну мікроскопію (JSM-7000F JEOL), енергодисперсійну спектроскопію (INCAx-sight, Oxford Instruments), рентгенівську дифракцію (X'Pert PRO, PANalytical, Cu-Kα) та вимірювання мікротвердості (LM700AT LECO, навантаження 0,05 кг). Було виявлено, що цементація забезпечила формування шару стабілізованої вуглецем αTi-фази товщиною 440-700 мкм з тонким верхнім шаром, що містить TiC, TiO2 та Al2O3. Після навуглецювання твердість приповерхневого шару склала 720±12 HV, що вдвічі вище твердості основи (322±32 HV). Наступне сканування лазерним променем сформувало оплавлений шар товщиною 60-120 мкм, під яким на глибину до ~ 0,8 мм простяглася зона термічного впливу, що складалась із збагаченого на вуглець голчастого αTi-мартенситу. Оплавлений шар мав дрібнозернисту структуру, яка вміщувала дисперсні включення оксикарбіду Ti(O0,8C0,2) зернистої або дендритної форми. Твердість оплавленого шару становила 1000-1200 HV з подальшим поступовим зниженням вглиб зразка відповідно до зниження вмісту вуглецю. Лазерне оплавлення супроводжувалося утворенням тріщин і усадкових порожнин у приповерхневому шарі. Також воно призвело до підвищення шорсткості поверхні внаслідок її кипіння під лазерним променем, що пов’язано із низькою теплопровідністю сплаву Ti-6Al-4V.