Structure of porous samples of Co-Cr-Mo alloy

This paper presents the results of structural examination of porous Co-Cr-Mo alloy for bio-implants samples received after different stages of technological powder metallurgy (PM) process. The material tests were conducted on the powder obtained using the water atomization process and subsequent annealing in hydrogen, followed by green compacts sintering, rotary cold repressing (on PXW100A press), as well as the final heat treatment. The powder particles of the Co-Cr-Mo alloy, after water atomisation, have a dendritic alpha-Co phase structure with a small volume of the hexagonal phase. The annealing in hydrogen atmosphere develops the isothermal epsilon-martensite transformation (fcc→hcp). The process of the green compacts sintering at the temperature of 1150°C shows a homogenous alpha-Co fine-grained structure, but the mechanical properties of samples are not satisfactory. The rotary cold repressing process causes an increase in the density and a rise in the strength parameter and hardness of samples, but the volume of the hcp-phase structure increases to 90%. The volume of the hcp-phase structure consistently increases together with the number of the repressing rotations. The temperature of the final heat treatment exerts favourable changes on the phase structure and the mechanical properties of samples. The samples after solution treatment at the temperatures ranging from 1150°C to 1250°C obtained a homogenous alpha-Co structure, good ductility and the highest mechanical properties.

---

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych próbek otrzymanych ze stopu Co-Cr-Mo na bio-implanty, metodą metalurgii proszków (MP), po różnych etapach procesu technologicznego. Badaniom poddano materiał wyjściowy - proszek po rozpyleniu wodą i wyżarzaniu w wodorze, następnie badano próbki po spiekaniu, doprasowaniu obwiedniowym na zimno oraz końcowej obróbce cieplnej. Bezpośrednio po rozpyleniu wodą cząstki proszku stopu Co-Cr-Mo mają dendrytyczną strukturę roztworu stałego alpha-Co (RSC) oraz niewielkie ilości fazy epsilo-Co. Proces wyzarzania proszku w wodorze w temperaturze 1000C powoduje, na skutek izotermicznej przemiany martenzytycznej, zwiekszenie udziału objetościowego fazy heksagonalnej. Po spiekaniu w temperaturze 1150°C i wolnym chłodzeniu wraz z piecem próbki, o porowatosci ok. 30%, posiadaja jednorodną strukturę alpha-Co, drobne ziarno stosunkowo słabe właściwości mechaniczne. Proces doprasowania spowodował znaczące zwiększenie gęstości, podwyzszenie wartości umownej granicy plastyczności oraz mikrotwardości, przy czym udział fazy heksagonalnej zwiekszył się wraz ze zwiekszeniem stopnia odkształcenia próbek.