Thermal resistance of PCD materials with borides bonding phase

In these studies, one group of PCD materials was prepared using diamond powder and 10 wt % of TiB₂ and the second batch of the PCD material was prepared using a mixture of diamond powder with 5 wt % of TiB₂ and 2 wt % of Co. The materials have been sintered using a Bridgman-type high-pressure apparatus at 8.0±0.2 GPa, at a temperature of 2000±50 °C. Thermogravimetric (TG) measurements and Differential Thermal Analysis (DTA) have been carried out for diamond micropowders, TiB₂ bonding phase, and sintered composites. The coefficients of friction for diamond composites in a sliding contact with an Al₂O₃ ceramic ball have been determined from the room temperature up to 800 °C. Material phase compositions were analyzed for initial samples and after wear tests, at the temperature of 800 °C. Raman spectra of diamond composites with borides bonding phases, observed for the first-order zone centre modes of diamond and graphite during the heating up to 800 °C in air have been presented. Thermal properties have been compared with the commercial diamond-cobalt PCD. It has been found that diamond with TiB₂ and Co is the most resistant to the hardness changes at elevated temperatures and this material maintains the high hardness value up to 800 °C but it has a high coefficient of friction.Досліджено полікристалічні алмазні композити – одну групу матеріалів було приготовано з використанням алмазного порошку і 10 % (за масою) TiB₂, а другу – з алмазного порошку, 5 % (за масою) TiB₂ і 2 % (за масою) Co. Матеріали було спечено в апараті високого тиску типу Бріджмена при тиску 8,0±0,2 ГПа і температурі 2000±50 °С. Термогравіметричні вимірювання та диференційний термічний аналіз було проведено для алмазних мікропорошків, зв’язуючої фази TiB₂ і спечених композітов. Визначено коефіцієнти тертя для алмазних композитів при ковзному контакті з кулькою з кераміки Al₂O₃ при температурі від кімнатної до 800 °С. Фазові склади матеріалів проаналізовано для вихідних зразків і після їх випробування на знос при температурі 800 °С. Представлено спектри комбінаційного розсіювання алмазних композитів зі зв’язуючими фазами боридів, що спостерігаються в центрі зони першого порядку алмазу і графіту в процесі нагрівання до 800 °С на повітрі. Порівнювали термічні властивості отриманих полікристалічних алмазних композитів і промислового композита алмаз–кобальт. Було виявлено, що алмаз з TiB₂ і Co є найбільш стійким до змін твердості при підвищених температурах і зберігає високу твердість до 800 °С, але має високий коефіцієнт тертя.Исследованы поликристаллические алмазных композиты – одна группа материалов была приготовлена с использованием алмазного порошка и 10 % (по массе) TiB₂, а вторая – из алмазного порошка, 5 % (по массе) TiB₂ и 2 % (по массе) Co. Материалы были спечены в аппарате высокого давления типа Бриджмена при давлении 8,0±0,2 ГПа и температуре 2000±50 °С. Термогравиметрические измерения и дифференциальный термический анализ были проведены для алмазных микропорошков, связующей фазы TiB₂ и спеченных композитов. Определены коэффициенты трения для алмазных композитов при скользящем контакте с шариком из керамики Al₂O₃ при температуре от комнатной до 800 °С. Фазовые составы материалов проанализированы для исходных образцов и после их испытания на износ при температуре 800 °С. Представлены спектры комбинационного рассеяния алмазных композитов со связующими фазами боридов, наблюдаемые в центре зоны первого порядка алмаза и графита в процессе нагрева до 800 °С на воздухе. Сравнивали термические свойства полученных поликристаллических алмазных композитов и промышленного поликристаллического композита алмаз–кобальт. Было обнаружено, что алмаз с TiB₂ и Co является наиболее устойчивым к изменениям твердости при повышенных температурах и сохраняет высокую твердость до 800 °С, но имеет высокий коэффициент трения

Mechanical properties of diamond–TiB2 composites

The presented paper characterizes the basic mechanical and physical properties of sintered diamond-titanium diboride (submicro) and diamond-titanium diboride (nano) composites. The effect of reduction of powder size from the submicron scale to the nano scale of the ceramic bonding phase (TiB₂) in diamond composites on selected mechanical properties (Young’s modulus, Vickers hardness, fracture toughness, coefficient of friction) has been reported. Composites were prepared from initial powders of diamond (MDA36, Element Six) with addition of 10 mass % submicron TiB₂ (H.C. Starck F) and 10 mass % nanopowder TiB₂ (American Elements). Compacts were sintered at pressure 8±0,5 GPa and 2233±50 K using the high pressure-high temperature Bridgman type apparatus. These investigations allow the possibility of using this materials to be enhacced as ceramic tool materials, in particular as burnishing tools.Наведені основні механічні та фізичні властивості спечених композитів на основі алмазу з додаванням субмікро- та нано-дибориду титану. Вивчено вплив розміру частинок порошку від субмікронного до нано-рівня в керамічній (TiB₂) складовій алмазних композитів на їх механічні властивості (модуль Юнга, твердість за Віккерсом, в'язкість руйнування, коефіцієнт тертя). Композити були отримані з вихідних порошків алмазу (MDA36, Element Six) з додаванням 10 мас. % субмікронного TiB₂ (HC Starck F) або 10 мас. % нанопорошку TiB₂ (American Elements). Зразки спечені при тиску 8±0,5 ГПа і температурі 2233±50 К в апараті високого тиску типу тороїд. Результати досліджень вказують на можливість використання одержаних композитів як інструментальних матеріалів підвищеної якості, зокрема в інструментах для вигладжування.Приведены основные механические и физические свойства спеченных композитов на основе алмаза с добавками субмикро- и нано-диборида титана. Изучено влияние размера частиц порошка от субмикронного до нано-уровня в керамической (TiB₂) составляющей алмазных композитов на их механические свойства (модуль Юнга, твердость по Виккерсу, вязкость разрушения, коэффициент трения). Композиты были получены из исходных порошков алмаза (MDA36, Element Six) с добавлением 10 масс. % субмикронного TiB₂ (HC Starck F) или 10 масс. % нанопорошка TiB₂ (American Elements). Образцы были спечены при давлении 8±0,5 ГПа и температуре 2233±50 К в аппарате высокого давления типа тороид. Результаты исследований указывают на возможность использования полученных композитов в качестве улучшенных инструментальных материалов, в частности в выглаживающих инструментах

Suppressing the Use of Critical Raw Materials in Joining of AISI 304 Stainless Steel Using Activated Tungsten Inert Gas Welding

The aim of this study was to study the influence of TiO2 coating for its efficacy during the activated-tungsten inert gas (TIG) welding and to suppress the use of consumables that are rich in critical raw materials. Post-welding penetration depth, particle size distribution, microstructure, and microhardness of welded samples were assessed. Based on these results, it was found that there is no direct correlation between the weld metal surface area and the coating. The particle size in the coating, although, seemed to have played an important role, e.g., nanoparticles resulted in an increased penetration depth and depth/width (D/W) ratio as opposed to the submicron-sized particles. The most optimal welding condition resulted when a mixture of submicron-sized and nanometric-sized particles were used. It was demonstrated by the Zeta analyser results that the micron particles rub the nanoparticles due to mechanical friction resulting in smaller oxide particle formation in the coating. Finally, the presence of Marangoni convection in TIG and reversed Marangoni convection in the activated TIG (A-TIG) process were proven by means of the microstructure analysis and measurement, which were found to be positively correlate

P2Y2 receptor activation inhibits the expression of the sodium-chloride cotransporter NCC in distal convoluted tubule cells

Luminal nucleotide stimulation is known to reduce Na+ transport in the distal nephron. Previous studies suggest that this mechanism may involve the thiazide-sensitive Na+-Cl− cotransporter (NCC), which plays an essential role in NaCl reabsorption in the cells lining the distal convoluted tubule (DCT). Here we show that stimulation of mouse DCT (mDCT) cells with ATP or UTP promoted Ca2+ transients and decreased the expression of NCC at both mRNA and protein levels. Specific siRNA-mediated silencing of P2Y2 receptors almost completely abolished ATP/UTP-induced Ca2+ transients and significantly reduced ATP/UTP-induced decrease of NCC expression. To test whether local variations in the intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) may control NCC transcription, we overexpressed the Ca2+-binding protein parvalbumin selectively in the cytosol or in the nucleus of mDCT cells. The decrease in NCC mRNA upon nucleotide stimulation was abolished in cells overexpressing cytosolic PV but not in cells overexpressing either a nuclear-targeted PV or a mutated PV unable to bind Ca2+. Using a firefly luciferase reporter gene strategy, we observed that the activity of NCC promoter region from −1 to −2,200bp was not regulated by changes in [Ca2+]i. In contrast, high cytosolic calcium level induced instability of NCC mRNA. We conclude that in mDCT cells: (1) P2Y2 receptor is essential for the intracellular Ca2+ signaling induced by ATP/UTP stimulation; (2) P2Y2-mediated increase of cytoplasmic Ca2+ concentration down-regulates the expression of NCC; (3) the decrease of NCC expression occurs, at least in part, via destabilization of its mRNA

Interferon-α Regulates Glutaminase 1 Promoter through STAT1 Phosphorylation: Relevance to HIV-1 Associated Neurocognitive Disorders

HIV-1 associated neurocognitive disorders (HAND) develop during progressive HIV-1 infection and affect up to 50% of infected individuals. Activated microglia and macrophages are critical cell populations that are involved in the pathogenesis of HAND, which is specifically related to the production and release of various soluble neurotoxic factors including glutamate. In the central nervous system (CNS), glutamate is typically derived from glutamine by mitochondrial enzyme glutaminase. Our previous study has shown that glutaminase is upregulated in HIV-1 infected monocyte-derived-macrophages (MDM) and microglia. However, how HIV-1 leads to glutaminase upregulation, or how glutaminase expression is regulated in general, remains unclear. In this study, using a dual-luciferase reporter assay system, we demonstrated that interferon (IFN) α specifically activated the glutaminase 1 (GLS1) promoter. Furthermore, IFN-α treatment increased signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) phosphorylation and glutaminase mRNA and protein levels. IFN-α stimulation of GLS1 promoter activity correlated to STAT1 phosphorylation and was reduced by fludarabine, a chemical that inhibits STAT1 phosphorylation. Interestingly, STAT1 was found to directly bind to the GLS1 promoter in MDM, an effect that was dependent on STAT1 phosphorylation and significantly enhanced by IFN-α treatment. More importantly, HIV-1 infection increased STAT1 phosphorylation and STAT1 binding to the GLS1 promoter, which was associated with increased glutamate levels. The clinical relevance of these findings was further corroborated with investigation of post-mortem brain tissues. The glutaminase C (GAC, one isoform of GLS1) mRNA levels in HIV associated-dementia (HAD) individuals correlate with STAT1 (p<0.01), IFN-α (p<0.05) and IFN-β (p<0.01). Together, these data indicate that both HIV-1 infection and IFN-α treatment increase glutaminase expression through STAT1 phosphorylation and by binding to the GLS1 promoter. Since glutaminase is a potential component of elevated glutamate production during the pathogenesis of HAND, our data will help to identify additional therapeutic targets for the treatment of HAND