Імбірович Н. Ю. Механізми та закономірності плазмо-електролітного синтезу біопокриттів на основі титанових сплавів

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000117

Здобувач

Спеціальність

  • 05.02.01 - Матеріалознавство

26-04-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 32.075.02

Луцький національний технічний університет

Анотація

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної проблеми створення науково-технологічних основ формування багатофункціональних біопокриттів на титанових сплавах методом плазмо-електролітного оксидування. Досліджені умови направленої зміни фізико-хімічних властивостей поверхневих шарів титанових сплавів шляхом перетворення поверхні в керамікоподібні оксидні покриття методом плазмоелектролітного оксидування (ПЕО). Запропоновано шляхи підвищення експлуатаційних характеристик сплавів шляхом оптимізації технологічних параметрів, які визначають процес формування покриття, його фазово-структурний стан і властивості. Встановлено основні технологічні параметри, такі як: склад електроліту, густина струму, тривалість обробки, хімічний склад оброблюваного сплаву, які визначають властивості покриттів. Отримані результати дозволили формувати покриття з заданими властивостями. На підставі отриманих розрахункових даних встановлені закономірності зміни характеристик матеріалу покриття при синтезі методом плазмо-електролітного оксидування, а саме зміною складу електроліту та співвідношеннями густини струмів можна регулювати шорсткість біопокриттів та підвищити їх пористість. Запропоновані підходи удосконалення технології синтезу покриттів на титанових сплавах дали можливість досягти високої біосумісності матеріалу покриття за рахунок кореляції шорсткості та пористості синтезованої поверхні. Експериментальними дослідженнями встановлено позитивний вплив діатоміту на такі властивості покриттів. Встановлені кореляційні залежності дають можливість регулювати товщину покриттів, синтезованих на титанових сплавах в середовищах лужних електролітів. Також встановлено закономірності впливу складу електроліту на корозійну стійкість біопокриттів в середовищі Рінгера. Найменший струм корозії характерний для матеріалу покриття, синтезованого в електроліті з діатомітом. Запропоновано неруйнівний метод контролю товщини покриттів за показниками їх твердості. Розроблена нова методика для нанесення біопокриттів для деталей конструкційного призначення може бути застосована для імплантатів.

Публікації

Повстяной О.Ю., Рудь В.Д., Імбірович Н.Ю. Комп’ютерно-інформаційні технології в сучасному матеріалознавстві: монографія. Луцьк: Вежа, 2019, 217с.

Nataliia Imbirovych, Inna Boyarska, Oleksandr Povstyanoy, Krzysztof Kurzydłowski, Sviatoslav Homon, Leonid Kulakovskyi. Modification of oxide coatings synthesized on zirconium alloy by the method of plasma electrolytic oxidation. AIP Conference Proceedings 2949, 020011 (2023)

Povstyanoy, O., Imbirovich, N., Redko, R., Redko, O., Savaryn, P. (2024). Numerical Evaluation of the Properties of Highly Efficient Titanium Porous Materials. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes V. InterPartner 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. p. 307-317.

Імбірович Н. Ю., Звірко О. І., Кужидловський К. Я. Морфологія та поруватість поверхні титанових сплавів після плазмо-електролітного оксидування у лужному середовищі з діатомітом. Міжнародний науково-технічний журнал «Фізико-хімічна механіка матеріалів» 2023. Т.52, №4. С. 67-75.

Povstyanoy, O., Imbirovych, N., Posuvailo, V., Zabolotnyi, O., Artyukh, T. (2023). Investigation of the Corrosion Resistance of Porous Permeable Materials with Protective Coatings. In: Tonkonogyi, V., Ivanov, V., Trojanowska, J., Oborskyi, G., Pavlenko, I. (eds) Advanced Manufacturing Processes IV. InterPartner 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham.

Imbirovych, N., Povstyanoy, O., Zaleta, O., Shymchuk, S., Priadko, O. (2021). The Influence of Synthesis Modes on Operational Properties of Oxide Ceramic Coatings on Aluminum Alloys. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Zajac, J., Peraković, D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham.

Imbirovich, N.Y., Klapkiv, M.D., Posuvailo, V.M. et al. Properties of Ceramic Oxide Coatings on Magnesium and Titanium Alloys Synthesized in Electrolytic Plasma. Powder Metall Met Ceram 54, 47–52 (2015).

Н.Ю. Імбірович, О.І. Звірко, О.Ю. Повстяной, А.Дубіцький. Особливості формування та морфології поверхні біопокриттів, насичених природними кременистими сполуками. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». 2023. № 75. С.120-125.

Н.Ю. Імбірович. О.Ю.Повстяной. Дослідження корозійної тривкості пористих проникних матеріалів зі захисними покриттями нового покоління. Технічні науки та технології. №3 (33). 2023. - С. 30-39.

Н.Ю. Імбірович, О.Ю. Повстяной, Н.П. Зайчук, Ю.П. Фещук, Д.А. Гусачук Н.Ю. Вплив режиму синтезу на електрофізичні параметри процесу плазмоелектролітного оксидування конверсійних оксидокерамічних покриттів на титанових сплавах. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». № 69. 2020. С. 24-28.

Куц Ю.В., Повстяной О.Ю., Імбірович Н.Ю. Обґрунтування вибору методу нанесення захисного покриття на деталях конструкційного призначення з порошків, які отримані з відходів промислового виробництва. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». 2016. Вип. 54. С.172-179.

І. Б. Івасенко, В. М. Посувайло, М. М. Студент, Г. Г. Веселівська, Я. Я. Сірак, Ю. М. Коваль, Н. Ю. Імбірович. Вплив мікроструктури на корозійні пошкодження поверхні ЕДП з дроту Аl-Mn у вихідному стані та з плазмо-електролітними покриттями. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». 2016. Вип. 54. С. 141-145.

Н. Ю. Імбірович, В.М. Посувайло, С.І.Остап'юк. Особливості впливу режимів плазмоелектролітного оксидування оксидокерамічних покриттів на електрофізичні параметри процесу синтезу. Міжвузівський збірник “Наукові нотатки”. 2015. Вип. 50. С. 71 – 76.

Імбірович Н.Ю., М.Д.Клапків, О.Ю. Повстяной. Конверсійна оксидокераміка як ефективний спосіб захисту імплантів. Scientific and practical edition: Prague (Czech Republic), 26–27th of September 2014. Publishing of The International Scientific Association «Science & Genesis», Copenhagen, 2014, Volume II, – P.101 – 105.

О.Ю. Повстяной, В.Д. Рудь, Ю.А. Мельник, Н.Ю. Імбірович. Аналіз сучасних методів визначення структури та топології поверхонь матеріалів. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2014. № 2. С. 37-42.

Імбірович Н.Ю., М.Д. Клапків, О.Ю. Повстяной, Н.П. Зайчук. Захист від зношування деталей триботехнічного призначення плазмоелектролітним оксидуванням. Науковий вісник Херсонської державної морської академії. 2013. №1(8). С.150 – 154.

Н.Ю. Імбірович, О.Ю. Повстяной, М.Д. Клапків, В.М. Посувайло. Дослідження нових комбінованих електрометалізаційно-плазмоелектролітних покриттів, створених для зміцнення поверхні стальних втулок. Наукові Нотатки. 2012. Випуск 31. С.126-130.

Сьомак Л.В., Імбірович Н.Ю., Курджидловський К.Я. Важливі аспекти підвищення антисептичної дії біосумісних покриттів на основі титанового сплаву. Якість та безпечність товарів: Матеріали VII міжнародної наук.-практ. конф., 28 квітня 2023 р. Луцьк, 2023. С.143-145.

N. Imbirovych, K. J. Kurdzydlowski, O. Povstyanoy, V. Tkachuk. Features of the formation of ceramic coatings on titanium alloys by plasma-electrolytic treatment with the addition of hydroxyapatite and diatomite. 8th International Materials Science Conference HighMatTech-2023. October 2-6, 2023, Kyiv. P.80.

Імбірович Н. Ю., Повстяной О.Ю., Курджидловський К.Я., Боярська І.В. Встановлення кореляційних залежностей відстані між електродами та властивостями плазмоелектролітних біо-покриттів. Theoretical and Experimental Research in Materials Science and Mechanical Engineering: Materials of ІХ International scientific and practical conference ТERMM - 2023, 30 травня- 1 червня 2023р. Луцьк, 2023. С. 209-210.

Nataliia Imbirovych, Krzystof Jan Kurdzydlowski, Olha Zvirko, Povstyanoy Oleksandr, Inna Boiarska. Ceramic Bio-coatings on Titanium Alloys: Surface Morphology, Chemical Composition. Materials Technology engineering: International Conference on Engineering, Materials, Tegnologies, Transport, May 16-18, 2023. Lutsk, 2023. P.130-132.

Kurzydlowski Krzystof Jan, Imbirovich Nataliya, Povstyanoy Oleksandr, Dobosz Romuald. Diatoms Shells as Strengthening Elements of Composite Materials. Materials Technology engineering: International Conference on Engineering, Materials, Tegnologies, Transport, May 16-18, 2023. Lutsk, 2023. P.25

Imbirovych Natalia, Zvirko Olha, Povstianoi Oleksandr, Tkachuk Valentyna. Evaluation of the surface characteristics of VT8 titanium alloy bio-functionalized through plasma electrolytic oxidation. In-service Damage of Materials, its Diagnostics and Prediction: VII International Conference "DMDP", October 18-20, 2023. Ternopil, 2023.

Nataliia Imbirovych, Inna Boyarska, Oleksandr Povstyanoy, Krzysztof Kurzydłowski, Sviatoslav Homon, Leonid Kulakovskyi. Modification of oxide coatings synthesized on zirconium alloy by the method of plasma electrolytic oxidation. international scientific session on applied mechanics XI: Proceedings of the 11th International Conference on Applied Mechanics, November 18, 2022. Bydgoszcz, Poland, 2022.

Д. І. Лук’янчук, Д. Ю. Герасимюк, Н. Ю. Імбірович, І.В. Боярська. Вплив електрофізичних параметрів та часу обробки на товщину та твердість синтезованих біоактивних оксидокерамічних покриттів на основі титанового сплаву. Якість та безпечність товарів. Матеріали міжнародної наук.-практ. конф., 9 квітня, 2021. Луцьк, 2021, С. 118-119.

Т.В. Овчарук, Н. Ю. Імбірович, Ю. П. Фещук, А.В. Маткова. Впровадження плазмо електролітних технологій в дентальну імплантологію. Якість та безпечність товарів. Матеріали міжнародної наук.-практ. конф., 9 квітня, 2021. Луцьк, 2021,С. 139-140.

Імбірович Н.Ю., Боярська І.В., Гусачук Д.А., Фещук Ю.П., Посувайло В.М. Встановлення кореляційних залежностей впливу режиму синтезу на мікротвердість оксидокерамічного плазмоелектролітного покриття. Теоретичні і експериментальні дослідження в сучасних технологіях матеріалознавства та машинобудування: VII Міжнародна наук.-практ. конф., 25-28 травня, 2021р. Луцьк, 2021. С. 35-37.

Імбірович Н.Ю., Новосад Є.М., Гусачук Д.А. Визначення розподілу елементів по товщині плазмоелектролітично синтезованого покриття на титанових сплавах. Фізика і хімія твердого тіла. Стан, досягнення і перспективи: Матеріали VІ Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених та студентів, 16-17 жовтня 2020 р., Луцьк, 2020. С. 102-105.

Імбірович Н.Ю. Конверсійні оксидокерамічне покриття як поверхневий захист імплантатів. Сучасна освіта та наука Волині: матеріали всеукраїнської наук.-практ. онлайн-конф., 20 листопада, 2020 р. С. 161-162.

Imbirovych N.Yu., V.M. Posuvajlo, N.P., Zajchuc, Yu. P. Feshchuc. // Electrophysical parameters of the process of synthesis of conversion oxide ceramic coatings on zirconium alloy. 6th International Materials Science Conference HighMatTech-2019. October 28 – 30, 2019, Kyiv. P. 92.

Музика М.Д., Імбірович Н.Ю. Вплив електрофізичних параметрів на стадійність процесу синтезу оксидокерамічних покриттів. Перспективні технології на основі новітніх фізико-матеріалознавчих досліджень та комп’ютерного конструювання матеріалів. ХІІ Міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених. 18-19 квітня, 2019 р. Київ, 2019. С. 100-102.

Н.Ю. Імбірович, М.Д. Клапків, Н.П. Зайчук. Особливості корозійної стійкості оксидокерамічних покриттів, синтезованих на основі плазмоелектролітних технологій. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування: матеріали V міжнародної наук.-практ. конф., 1 – 3 жовтня 2014 р. Херсон, 2014. С. 276 – 278.

Імбірович Н.Ю., О.Ю. Повстяной. Вплив параметрів обробки на зносотривкість захисних покриттів плазмоелектролітно оксидованих на легких сплавах. Проблеми довговічності матеріалів, покриттів та конструкцій: матеріали міжнародної інтернет-конференції, 25 вересня 2013 р. Вінниця, 2013. С. 46–49.

Н.П. Зайчук, С.П. Шимчук, Н.Ю. Імбірович, Ю.П. Фещук. Підвищення зносостійкості титанових сплавів. Актуальні задачі сучасних технологій: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених та студентів, 11-12 грудня 2013 р. Тернопіль, 2013. – С. 36–37.

Схожі дисертації

0523U100235

Чабак Юлія Геннадіївна

Розвиток наукових основ підвищення експлуатаційних властивостей легованих чавунів вдосконаленням хімічного складу та обробкою поверхні висококонцентрованими джерелами енергії

0423U100094

Романенко Ярослав Михайлович

Формування за високого тиску PCBN композитів інструментального призначення з однорідною структурою та підвищеною демпферною здатністю

0523U100002

Тростянчин Андрій Миколайович

Концепція застосування водневої обробки для удосконалення структурно-фазового стану та властивостей функціональних матеріалів на основі сплавів рідкісноземельних та перехідних металів

0421U103868

Волошина Людмила Володимирівна

Підвищення зносостійкості масляних шестеренних насосів тракторних дизельних двигунів

0521U102025

Рибалко Іван Миколайович

Експериментальні, теоретичні і технологічні основи зміцнення виробів з використанням модифікуючих домішок