NATLENIANIE I AZOTOWANIE CHRONIĄ POWIERZCHNIE Z TYTANU

Tlen i azot mogą chronić powierzchnię z tytanu przed ścieraniem się. Zaawansowane badania nad wykorzystaniem tych pierwiastków w zwiększeniu odporności tytanu na zużycie prowadzą naukowcy z Wydziału Mechanicznego Politechniki Opolskiej http://www.po.opole.pl/

Powierzchnie tytanowe są powszechnie stosowane np. w przemyśle lotniczym, kosmicznym i budowie przyrządów sportowych.

SUPERMATERIAŁ JESZCZE LEPSZY

Tytan i jego stopy mają bardzo dobre właściwości mechaniczne, są odporne na korozję i mają dwukrotnie mniejszą gęstość niż inne materiały konstrukcyjne, jak np. stal.

Dwie ważne cechy tytanu i jego stopów, jak mówi dr hab. inż. Stanisław Król, który kieruje badaniami nad kształtowaniem warstw powierzchniowych tytanu, pozostają jednak niezadowalające.

Dotyczy to żaroodporności (odporność na utlenienie w wysokich temperaturach) i odporności na zużycie mechaniczne.

Naukowcy doszli do wniosku, że aby uzyskać efekt ochrony powierzchni tytanu w warunkach tarcia, trzeba wytworzyć na niej tzw. warstwy dyfuzyjne tlenu lub tlenu i azotu.

W tym celu zastosowali natlenianie oraz natlenianie z azotowaniem tytanu w temperaturze 900 st. C.

Można traktować w ten sposób zarówno warstwy tzw. tytanu technicznego, jak i jego stopu z aluminium i wanadem (Ti-6Al-4V).

W wyniku tych procesów udało im się uzyskać tzw. wierzchnią warstwę utleniania. Składa się ona z tlenku tytanu - rutylu oraz podwarstwy metalicznego podłoża.

\"Rutyl, z uwagi na swoją kruchość i związaną z tym słabą przyczepność, nie odgrywa roli w kształtowaniu powierzchni tytanu. Ale wniknięcie tlenu do sieci krystalicznej mechanicznego podłoża prowadzi do zdecydowanego wzrostu twardości tytanu\" - podkreśla dr Król.

W ten sposób powstaje materiał, który z powodzeniem może służyć jako budulec elementów \"pracujących w warunkach zużycia ściernego\", jak to określa dr Król.

Powstałe warstwy dyfuzyjne są bardzo twarde i odporne na zużycie. Nie tracą przy tym odporności korozyjnej odpowiadającej tytanowi.

Opolscy naukowcy prowadzą też badania nad tzw. intermetalikami (tytan-aluminium-tantal, Ti-Al-Ta), które są bardziej żaroodporne niż sam tytan, a także nad natlenianiem tytanu i jego współpracą z innymi materiałami (np. stopy kobaltu, wysokostopowa nierdzewna stal).

POŻYTECZNA BIOTOLERANCJA

Tytan został odkryty w 1791 roku przez Williama Gregora Creeda, a cztery lata później, niezależnie, przez Martina Heinricha Klaprotha. Na skalę przemysłową stosuje się go od 1946 roku.

Tytan i jego stopy, lekkie i wytrzymałe mechanicznie, są stosowane m.in. w przemyśle lotniczym, kosmicznym i w budowie przyrządów sportowych.

Dzięki doskonałej biotolerancji i lekkości wykorzystywane są jako biomateriały w szczególności do wytwarzania endoprotez stawów czy zastawek serca.

Badania dotyczące właściwości stopów tytanu w Katedrze Materiałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych prowadzone są od 1979 roku. Od 2001 roku są współfinansowane przez Komitet Badań Naukowych http://www.kbn.gov.pl

PAP - Nauka w Polsce, Bogusława Szumiec-Presch

30 listopada 2004