Metale nieżelazne i ich stopy
Jednym z głównych obszarów badawczych grupy jest analiza wpływu dużego odkształcenia plastycznego (SPD) na mikrostrukturę i właściwości tytanu oraz jego stopów do zastosowań biomedycznych.
Prace prowadzone w tym zakresie obejmują otrzymywanie nanokrystalicznego tytanu i ocenę wpływu udziału oraz charakterystyki defektów struktury na właściwości mechaniczne, biologiczne oraz odporność korozyjną i zużycie tribologiczne. Dodatkowy element prac stanowi optymalizacja właściwości tytanu po procesach dużego odkształcenia plastycznego na drodze niskotemperaturowych obróbek cieplnych oraz metod z zakresu inżynierii powierzchni. W grupie realizowane są badania nad funkcjonalizacją powierzchni tytanu i jego stopów do zastosowań biomedycznych. Przeprowadzane modyfikacje powierzchni zawierają typowe mechaniczno-chemiczne obróbki (trawienie i kulowanie) jak również laserowe teksturowanie powierzchni (ang. Direct Laser Interference Lithography), których celem jest poprawa biozgodności tytanu i jego stopów. Istotnym wątkiem jest projektowanie i wytwarzanie stopów tytanu o obniżonym module sprężystości podłużnej do zastosowań biomedycznych, modelowanie (ab initio) struktury atomowej i elektronowej defektów struktury krystalicznej oraz właściwości mechanicznych metali. W grupie prowadzone są również badania, dotyczące konsolidacji wiórów metalicznych na drodze przeróbki plastycznej oraz charakterystyka mikrostruktury i właściwości złączy bimetalicznych uzyskanych metodą łączenia wybuchowego. Analiza wpływu mikrostruktury na właściwości metali zawiera także opis procesów degradacji siatek katalitycznych stosowanych w procesie utleniania amoniaku. Grupa posiada również doświadczenie w zakresie diagnostyki dzieł sztuki i obiektów archeologicznych, w tym czyszczenia metodą ablacji laserowej eksponatów wykonanych z miedzi i jej stopów.
Tematyki badawcze
- Wytwarzanie nanokrystalicznego tytanu
- Obliczenia metodą ab initio: charakterystyka defektów struktury krystalicznej, modelowanie plastyczności metali i stopów, wyznaczanie stałych sprężystości faz
- Wykorzystanie technik laserowych do modyfikacji powierzchni tytanu i jego stopów
- Dobór materiałów na pasywne implanty słuchowe
- Ocena wpływu nanostruktury na odporność korozyjną metali i ich stopów
- Ocena wpływu oddziaływania bakterii na odporność korozyjną tytanu i jego stopów do zastosowań w medycynie
- Przeróbka plastyczna wiórów metalicznych
- Właściwości tribologiczne
- Badania złączy bimetalicznych uzyskiwanych metodą łączenia wybuchowego
-
Materiały katalityczne na bazie metali szlachetnych
Oferta badawcza
- Badania tribologiczne w układzie trzpień-płytka realizowane w ruchu cyklicznym posuwisto-zwrotnym
- Walcowanie płaskie i profilowe metali
- Analiza zjawiska plastyczności/kruchości w oparciu o uogólnioną energię błędu ułożenia (UEBU) oraz modelowanie struktury defektów liniowych metodą ab initio
- Wyznaczanie stałych sprężystości faz metodą ab initio
-
Elektrochemiczne badania korozyjne
Infrastruktura badawcza
- Tribotester T-17 do badania skojarzeń materiałowych współpracujących ślizgowo w ruchu cyklicznym posuwisto-zwrotnym w układzie trzpień-płytka
- Walcarka elektryczna WJ-80s
-
Walcarka ręczna WJSM-60
Projekty
- Wpływ dużego odkształcenia na mikrostrukturę i właściwości stopu Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr do zastosowań biomedycznych, OPUS 11, NCN [2016/21/B/ST8/01965]
- Analiza procesu konsolidacji wiórów z jednofazowego tytanu α metodą niekonwencjonalnej przeróbki plastycznej, SONATA 13, NCN [2017/26/D/ST8/00051]
- Wpływ oddziaływania dyslokacji śrubowych z pierwiastkami węzłowymi na właściwości mechaniczne lekkich, heksagonalnych stopów Ti, SONATINA 1, NCN [2017/24/C/ST8/00123]
- Wpływ modyfikacji powierzchni tytanu na proces mineralizacji kości, w zastosowaniach w otolaryngologii, PRELUDIUM 12, NCN [2016/23/N/ST8/02044]
- Wpływ niskotemperaturowego wygrzewania na ewolucję nanostruktury i właściwości heksagonalnego Ti o zróżnicowanej zawartości pierwiastków międzywęzłowych, OPUS 15, NCN [2018/29/B/ST8/02883]
- Ocena wpływu synergicznego oddziaływania białek i produktów reakcji zapalnej na szybkość degradacji materiałów tytanowych do zastosowań w implantologii kostnej, PRELUDIUM 15, NCN [2018/29/N/ST8/02306]
-
Zastosowanie obróbki laserowej do modyfikacji powierzchni tytanowych implantów słuchowych, Etiuda 7, NCN [2019/32/T/ST5/00377]
Współpraca krajowa
- Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom | prof. dr hab. inż. Jerzy Smolik
- Instytut Fizjologii i Patologii Słuchu, Kajetany | prof. dr hab. Henryk Skarżyński
- Wydział Metali Nieżelaznych, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków | prof. dr hab. inż. Włodzimierz Bochniak
- Zakład Technologii Wysokoenergetycznych EXPLOMET Gałka, Szulc Spółka Jawna, Opole | mgr inż. Zygmunt Szulc
- Instytut Chemii Fizycznej, Polska Akademia Nauk, Warszawa | dr hab. inż. Marcin Pisarek
- Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa | płk dr inż. Roman Ostrowski
- Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska | dr inż. Andrzej Królikowski
- Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski | dr Agnieszka Kwiatek
- Mennica - Metale Szlachetne S. A., Warszawa | dr inż. Zbigniew Laskowski
Współpraca międzynarodowa
- Belgorod State University, Rosja | prof. Sergey Zherebtsov
- National Institute for Materials Science, Tsukuba, Japonia | dr Akiko Yamamoto
- CEA (French Alternative Energies and Atomic Energy Commission), Francja | dr Emmanuel Clouet
- TIMET, Wielka Brytania | dr Matthew Thomas
-
Uniwersytet Wollongong, Australia | prof. Elena Pereloma
Kontakt
prof. dr hab. inż. Halina Garbacz
halina.garbacz@pw.edu.pl
22 234 87 92
Zakład Projektowania Materiałów