Mechanical properties of nickel titanium and steel alloys under stress-strain test

The great variety of commercial brands of orthodontic wires available on the market, stimulated by the so called superior wires (nickel titanium with shape memory effect and superelastic nickel titanium), makes the professional choice for a suitable and less expensive material difficult. The in vitro study of the mechanical properties of the orthodontic wires acts as an auxiliary tool for the professional. In this paper, a comparative study of mechanical properties was made, using stress strain tests for 4 types of orthodontic wires (conventional stainless steel, multistranded steel, superelastic nickel titanium and thermoactivated nickel titanium) separated into 5 groups. A series of 6 tests were tested for each group of wires. Initially, each group was tested 3 times until the wires broke. Furthermore, 3 more tests for each group were performed, stretching the wires under standardized activation loads, for a reliable comparison of their mechanical properties, during loading and unloading. 1 tests were applied to check differences among the groups. In vitro, the results suggest that regarding the mechanical properties supposedly desirable for physiological teeth movement, such as resilience, elasticity modulus, strength liberated during unloading, and the way that strength is liberated, thermoactivated nickel titanium wires, acting under mouth temperature, seems to be a good choice, fellowed by superelastic nickel titanium, multistranded stainless steel, and conventional stainless sleet. Superelasticity was demonstrated for superelastic nickel titanium wires. When at $37^{\circ}C$, thermoactivated nickel titanium wires showed shape memory effect, showing that temperature is important for enhancing the mechanical properties.

형상기억효과 및 초탄성 특성을 가진 니켈 타이타늄 와이어는 대단히 다양한 제품들이 출시되어 있어서, 보다 적절하면서도 경제적인 재료를 선택하고자 하는 임상가에게 어려움을 주고 있다. 이때, 교정 선재의 기계적 특성에 대한 실험적 연구는 임상가에게 유용한 정보를 제공해 줄 수 있다. 이 연구에서는 5군으로 나뉘어진 4종의 교정선재(stainless steel, multistranded, superelastic nickel titanium 그리고 themoactivated nickel titanium)에 대한 응력 -변형 실험을 통한 기계적 특성에 대한 비교를 시행하였다. 각 군의 교정선재에 대하여 일련의 여섯 가지 실험이 이루어졌다. 처음에는, 각 군에 대하여 선재가 파절될 때까지, 3차례의 실험이 이루어졌다. 그리고, 각 군에서 세 종류의 실험이 이루어졌는데, 표준하중에서 선재를 신장시켜서, 하중을 주었을 때와 하중을 제거하였을 때의 기계적 특성에 대한 신뢰할 만한 비교를 시행하였다. 각 군간의 차이를 알아보기 위하여 t-test를 시행하였다. 실험결과, 생리적인 치아이동을 위한 기계적 특성, 즉 강성, 탄성률, 힘의 발휘 특성 등을 고려해 볼 때, themoactivated nickel titanium, multistranded wire, stainless steel wire 순으로 바람직하였다. 초탄성은 superelastic nickel titanium에서 나타났다. 섭씨 37도에선 themoactivated nickel titanium의 형상기억효과가 나타났는데, 이것은 온도가 기계적 특성을 증진시키는데 중요하다는 것을 보여준다.