Biomateriały Sprawozdanie z Laboratorium nr 3 - Biomateriały metaliczne PDF

Preview

Summary

Sprawozdanie z Laboratorium, Przygotowanie i zbadanie zgładów biomateriałów metalicznych, semestr IV...

Description

Cel laboratorium Przygotowanie i zbadanie zgładów biomateriałów metalicznych

Wstęp teoretyczny Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych lub makroskopowych. Preparatyka materiałowa ściśle związana jest z etapem przygotowania próbki lub próbek materiału do badań, który jest poprzedzony procesem ich pobierania. Proces przygotowania próbki obejmuje:     

wycinanie inkludowanie (wykonywane zależnie od właściwości próbki) szlifowanie polerowanie trawienie (wykonywanie zależnie od celu badań)

Wycinanie wymaga wiedzy i doświadczenia by wybrać odpowiednie miejsce do pobrania. Aby nie wprowadzić zmian do struktury spowodowanych np. użyciem wysokoobrotowych pił tarczowych bez stosowania chłodzenia musi być wykonane starannie. W przypadku używania do wycinania palnika acetylenowo-tlenowego trzeba później odciąć strefę wpływu ciepła, ponieważ tam struktura została zmieniona. Inkudowanie polega na zatopieniu próbki w żywicy. Podaje się mu małe próbki o nieregularnych kształtach. Rozróżniamy dwa rodzaje inkludowania: na gorąco (pod ciśnieniem) oraz na zimno. Jednym z najważniejszych parametrów, na jakich nam zależy podczas inkludowania, jest zachowanie krawędzi próbki, czyli tzw. retencja. W zależności od tego, jaki materiał inkludujemy, dobieramy substancję chemo- lub termoutwardzalną, możliwie niekurczliwą i o współczynniku ścieralności jak najbliższym z materiałem próbki.

Kolejnym etapem przygotowania próbki do obserwacji mikroskopicznej jest szlifowanie. Szlifowanie rozpoczyna się na papierze o najgrubszym ziarnie stopniowo zmniejszając jego ziarnistość. Po dokładnym zeszlifowaniu powierzchni tak aby rysy były widoczne tylko w jedną stronę(musimy mieć jedną chropowatość), następnie przekręcamy próbkę o 90 stopni i szlifujemy ją na kolejnej szlifierce. Woda towarzysząca temu procesowi chłodzi próbkę i usuwa efekty szlifowania.

Po dokładnym zeszlifowaniu przechodzimy do polerowania w celu uzyskania lustrzanej powierzchni. Wyróżniamy polerowanie elektroniczne oraz mechaniczne, my natomiast korzystaliśmy z polerowania mechanicznego za pomocą obrotowych tarcz obciągniętych filcem zwilżonych pastą polerską. Ostatnim etapem przygotowania zgładu metalograficznego jest ujawnienie struktury czyli trawienie. Wyróżniamy trawienie chemicznie lub elektrolitycznie. W tym procesie wykorzystuje się różnice w tempie rozpuszczania się poszczególnych faz lub ich barwienie w wyniku utleniania. Parametry, takie jak skład chemiczny odczynnika, czas trawienia czy temperaturę dobiera się w zależności od celu badania.

Przebieg laboratorium Podczas ćwiczenia podzieliliśmy się na dwie grupy by przygotować zainkludowane wcześniej próbki: zgład Ti6Al4V (stop tytanu) oraz stal austenityczną. Pierwszym etapem było szlifowanie próbek na szlifierkach o różnej grubości papieru ściernego. Zaczęliśmy od najgrubszych ziaren i stopniowo zmienialiśmy je na coraz mniejsze każdorazowo obracając próbkę o 90 stopni przy zmianie papieru. Ważne było by próbka przed zmianą miała rysy tylko w jedną stronę, wtedy mogliśmy mieć pewność, że szlifowanie zostało dokładnie przeprowadzone. Procesowi temu towarzyszyła lejąca na obracającą się tarczę woda, która chłodziła próbki i usuwała efekty szlifowania. Kolejnym etapem było polerowanie próbki przy pomocy pasty szlifierskiej diamentowej ( przy stali austenitycznej) i zawiesiny tlenków (przy stopie tytanu). Następnie trawiliśmy próbki za pomocą odczynnika Gepperta mocząc wypolerowaną powierzchnię. W przypadku stopu tytanu proces ten trwał krócej , natomiast stal austenityczna potrzebowała więcej czasu w odczynniku. Po skończonym procesie umyliśmy próbki wodą z mydłem i osuszyliśmy sprężonym powietrzem. Przeprowadziliśmy badanie mikroskopowe w celu obserwacji próbek i porównaniu stanu przed i po wykonanych procesach.

Materiał: stal austenityczna AISI316L Struktura: Widoczne rysy i miejscowe uszkodzenia Trawienie:brak Powiększenie: 200x

Materiał: stal austenityczna AISI316L Struktura: przy większym powiększeniu rysy i uszkodzenia są mniej widoczne Trawienie: brak Powiększenie: 500x

Materiał: stal austenityczna AISI316L Struktura: Występują rysy jedna mniej niż w próbkach przed obróbką .Po trawieniu struktura jest bardziej widoczna, pojawiły się ciemne plamki, lekko widac granice ziaren Trawienie: odczynnik Gepperta Powiększenie: 200x

Materiał: stal austenityczna AISI316L Struktura: tak jak w przypadku powiekszenia 200x widoczne ciemne plamki i granice miedzy fazami. Rysy natomiast są mniej widoczne Trawienie: odczynnik Gepperta Powiększenie: 500x

Materiał: stop tytanu Ti6Al4V Struktura: widoczne liczne rysy oraz miejscowe uszkodzenia. Próbka tytanu jest bardziej prysowana od keksówki austenitycznej Trawienie: brak Powiększenie: 200x

Materiał : stop tytanu Ti6Al4V Struktura: widoczne liczne rysy jednak łagodniejsze niż w przypadku powiększenia 200x Trawienie: brak Powiększenie: 500x

Materiał: Ti6Al4V Struktura: widoczna zmiana struktury, granice między fazami są bardzo dobrze widoczne. Trawienie: odczynnik Gepperta Powiększenie: 200x

Materiał: Ti6Al4V Struktura: Granice między fazami są dobrze widoczne Trawienie: odczynnik Gepperta Powiększenie: 500x

Wnioski: Widoczne rysy na oglądanych przez nas próbkach pod mikroskopem powstały przez szlifowanie . Większa ilość rys w przypadku stopu tytanu wynika z tego, że jest mniej twardy od stali austenitycznej(jej twardość mieści się w przedziale 96-650 HBW) i bardziej podatny na zarysowania. Zmiana struktury po wytrawieniu odczynnikiem Gepperta wynika ze zmiany właściwości fizykochemicznych układu. Granice faz są widoczne ponieważ odczynniki trawiące atakują przede wszystkim granice ziaren. Padające światło ulega wtedy rozproszeniu i w mikroskopie obserwujemy granice ziaren, jako ciemne linie.

Bibliografia: https://pl.wikipedia.org/wiki/Zg%C5%82ad http://metale24.pl/Wiadomo%C5%9Bci/Przygotowanie-pr%C3%B3bek-do-bada%C5%84metalograficznych-16132.html https://www.google.com/search?q=zg %C5%82ad+metalograficzny&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjIl4_b0LThA hULEpoKHbjFCPoQ_AUIDigB&biw=1517&bih=705#imgrc=l04bpFbFf5GkvM:...