Minsu Kim;Ashutosh Sharma;Myoung Jin Chae;Hansung Lee;Byungmin Ahn
Archives of Metallurgy and Materials
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v.66
no.3
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pp.703-707
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2021
In this work, we have designed a new high entropy alloy containing lightweight elements, e.g., Al, Fe, Mn, Ti, Cu, Si by high energy ball milling and spark plasma sintering. The composition of Si was kept at 0.75 at% in this study. The results showed that the produced AlCuFeMnTiSi0.75 high entropy alloy was BCC structured. The evolution of BCC1 and BCC2 phases was observed with increasing the milling time up to 60 h. The spark plasma sintering treatment of milled compacts from 650-950℃ showed the phase separation of BCC into BCC1 and BCC2. The density and strength of these developed high entropy alloys (95-98%, and 1000 HV) improved with milling time and were maximum at 850℃ sintering temperature. The current work demonstrated desirable possibilities of Al-Si based high entropy alloys for substitution of traditional cast components at intermediate temperature applications.
Kim, Dong-Myung;Lee, Ho;Jang, Kuk-Jin;Lee, Jai-Young
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.8
no.2
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pp.79-90
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1997
Extensive work has been done on investigating the inner cell pressure characteristics of sealed type Ni-MH battery in which Zr-Ti-Mn-V-Ni alloy is used as anode. The inner cell pressure of this type Ni-MH battery much more increases with the charge/discharge cycling than that of the other type Ni-MH battery where commercialized $AB_5$ type alloy is used as anode. The increase of inner cell pressure in the sealed type Ni/MH battery using Zr-Ti-Mn-V-Ni alloy system is mainly due to the accumulation of oxygen gas during charge/discharge cycling. The accumulation of oxygen gas arises mainly due to the low rate of oxygen recombination on the MH electrode surface during charge/discharge cycling. The difference of oxygen recombination rate between $AB_5$ type electrode and Zr-Ti-Mn-V-Ni electrode is caused by the difference of electrode reaction surface area resulting from different particle size after their activation and the difference of surface catalytic activity for oxygen recombination reaction, respectively. After EIS analysis, it is identified that the surface catalytic activity affects much more dominantly on the oxygen recombination reaction than the reaction surface area does. In order to suppress the inner cell pressure of Ni-MH battery where Zr-Ti-Mn-V-Ni is used as anode, it is suggested that the surface catalytic activity for oxygen recombination should be improved.
Ti-8Ta-3Nb has been developed as a new biomaterial. The experimental specimens are as-cast and forged Ti-8Ta-3Nb alloys. Treatment in a solution, ranging from 760 to 960$^{\circ}C$ has carried out. The microstructural research has carried out after the solution treatment and the hardness was measured. The specific heat and the length variations of Ti-8Ta-3Nb were also measured. The optimum temperature for the solution heat treatment of Ti-8Ta-3Nb was found to be 880$^{\circ}C$. This was based on the mechanical properties and the volume fraction of ${\alpha}$ phase and their phases shown from the results of the solution heat treatment. From the results, the ${\beta}$ transition temperature of Ti-8Ta-3Nb was found to be between 860$^{\circ}C$ and 880$^{\circ}C$.
The Cu-based bulk glassy alloys in Cu-Zr-Ti-Ni systems were prepared by means of copper mold casting. The Cu-based bulk glassy alloys samples were tested by X-ray diffractomer (XRD), differential scanning calorimeter, scanning electron microscopy (SEM), Instron testing machine and Vickers hardness instruments. The result indicated that the prepared Cu-Zr-Ti-Ni alloys were bulk glassy alloys. The temperature interval of supercooled liquid region (${\Delta}T_x$) was about 45.48 to 70.98 K for the Cu-Zr-Ti-Ni alloy. The Vickers hardness was up to 565 HV for the $Cu_{50}Zr_{25}Ti_{15}Ni_{10}$ bulk glassy alloy. The $Cu_{50}Zr_{25}Ti_{15}Ni_{10}$ bulk glassy alloys were annealed in order to obtain nanocrystals. The results showed that the Vickers hardness was raise up to 630 HV from 565 HV. As shown in XRD results, the amorphous alloys changed to nanocrystals, which were $Cu_8Zr_3$, $Cu_3Ti_2$ and CuZr, improved the hardness. The SEM analysis showed that the compression fractured morphology of amorphous alloys was brittle fracture, and the fracture morphology after annealing was ductile fracture. This proved that annealing of amorphous to nanocrystals can improve the plasticity and toughness of amorphous alloys.
Kim, Youngmoo;Song, Young-Beom;Lee, Sung Ho;Kwon, Young-Sam
Journal of Powder Materials
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v.21
no.4
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pp.277-285
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2014
The effects of processing parameters on the flow behavior and microstructures were investigated in hot compression of powder metallurgy (P/M) Ti-6Al-4V alloy. The alloy was fabricated by a blended elemental (B/E) approach and it exhibited lamellar ${\alpha}+{\beta}$ microstructure. The hot compression tests were performed in the range of temperature $800-1000^{\circ}C$ with $50^{\circ}C$ intervals, strain rate $10^{-4}-10s^{-1}$, and strain up to 0.5. At $800-950^{\circ}C$, continuous flow softening after a peak stress was observed with strain rates lower than $0.1s^{-1}$. At strain rates higher than $1s^{-1}$, rapid drop in flow stress with strain hardening or broad oscillations was recorded. The processing map of P/M Ti-6Al-4V was designed based on the compression test and revealed the peak efficiency at $850^{\circ}C$ and $0.001s^{-1}$. As the processing temperature increased, the volume fraction of ${\beta}$ phase was increased. In addition, below $950^{\circ}C$, the globularization of phase at the slower strain rate and kinking microstructures were found. Based on these data, the preferred working condition of the alloy may be in the range of $850-950^{\circ}C$ and strain rate of $0.001-0.01s^{-1}$.
The purpose of this study investigated the effect of Au coating on adhesion between porcelain matrix and metal substructure interface. Titanium, Ni-Cr alloy and Co-Cr alloy are well known as proper metal for the dental restorations. The success of a porcelain fused to metal (PFM) restoration depends upon the quality of the porcelain-metal bond. However, adhesion between dental alloys and porcelain is related to diffusion of oxygen during ceramic firing. The excessive oxidized layers make hard adhesion between dental alloy and ceramic. Ni-Cr and Co-Cr specimens were divided into test and a control group and Titanium specimens were divided into three test groups and a control group. Each group had 20 specimens. The adhesion characteristics of porcelain and metal with Au coating layer and without Au coating layer were observed with scanning electron microscopy(SEM). The adhesion was evaluated by a biaxial flexure test and volume fraction of adherent porcelain was determined by SEM/EDS analysis. Result of this study suggest that Au coating layer is effective barrier to diffuse oxide layer completely protect non-precious alloys from oxidation during the porcelain firing. The SEM photomicrographs of cross-section specimens showed a smooth interface between Au coating layer and metals and porcelain which suggested proper chemical bonding, and no gap, porosity were observed. The mode of failure was mainly adhesive for Ti tested specimens, but mixed failures with adhesive and cohesive were observed in Ni-Cr and Co-Cr specimens. The adhesion between non-precious metals and porcelain would not be improved by Au coating agent. However, It is suggested that the continuous study is required further investigation and development.
Electromagnetic continuous casting (EMCC) was used to fabricate Ti-6Al-4V alloys with properties suitable for medical applications. Ti-6Al-4V alloy ingots fabricated by EMCC were subjected to heat treatment, such as residual stress removing (RRS), furnace cooling after solution treatment (ST-FC) and water-cooling after solution treatment (ST-WC), in order to obtain characteristics suitable for the standard. After component analysis, the microstructure and mechanical properties (tensile strength and elongation) were evaluated by ICP, gas analysis, OM, SEM, a Rockwell hardness tester and universal testing machine. The Ti-6Al-4V alloy ingot fabricated by EMCC was fabricated without segregation, and the lamellar structure was observed in the RRS and ST-FC specimens. The ST-WC specimen showed only martensite structure. As a result of evaluating the mechanical properties based on the microstructure results, we found that the water-cooled heat treatment condition after the solution treatment was most suitable for the Ti-6Al-4V ELI standard.
The purpose of this study is to develop new V-free Ti alloys which have good mechanical properties and corrosion resistance. Although pure Ti has an excellent biocompatibility and corrosion resistance in body, it is inferior to Ti alloys in mechanical properties, and Ti-6Al-4V which has good mechanical properties was known to be cytotoxic due to the alloying element V. New Ti based alloys which do not contain the toxic metallic components were developed by the alloy design technique. Their corrosion and mechanical characteristics were compared with pure Ti and Ti-6Al-4V in this study. The results showed that Ti-20Zr-3Nb-3Ta-0.2Pd-1In and Ti-5AI-4Zr-2.5Mo exhibit good mechanical oroperties and an excellent corrosion resistance in 0.9% NaCl solution.
Additively manufactured metallic components contain high surface roughness values, which lead to unsatisfactory high cycle fatigue resistance. In this study, high cycle fatigue properties of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy are investigated and the effect of dry-electropolishing, which does not cause weight loss, on the fatigue resistance is also examined. To reduce the internal defect in the as-built Ti-6Al-4V, first, hot isostatic pressing (HIP) is conducted. Then, to improve the mechanical properties, solution treatment and aging are also implemented. Selective laser melting (SLM)-built Ti64 shows a primary α and secondary α+β lamellar structure. The sizes of secondary α and β are approximately 2 ㎛ and 100 nm, respectively. On the other hand, surface roughness Ra values of before and after dry-electropolishing are 6.21 ㎛ and 3.15 ㎛, respectively. This means that dry-electropolishing is effective in decreasing the surface roughness of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy. The comparison of high cycle fatigue properties between before and after dry-electropolished samples shows that reduced surface roughness improves the fatigue limit from 150 MPa to 170 MPa. Correlations between surface roughness and high cycle fatigue properties are also discussed based on these findings.
Park, Young-Chul;Ock, Ji-Myeon;Oh, Jeong-Hwa;Park, Su-Ho;Lee, Jun-Hee;Kim, Jae-Il
Korean Journal of Materials Research
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v.21
no.11
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pp.617-622
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2011
The effect of oxygen on the shape memory characteristics in Ti-18Nb-6Zr-XO (X = 0-1.5 at%) biomedical alloys was investigated by tensile tests. The alloys were fabricated by an arc melting method at Ar atmosphere. The ingots were cold-rolled to 0.45 mm with a reduction up to 95% in thickness. After severe cold-rolling, the plate was solution-treated at 1173 K for 1.8 ks. The fracture stress of the solution-treated specimens increased from 450 Mpa to 880 MPa with an increasing oxygen content up to 1.5%. The fracture stress increased by 287MPa with 1 at% increase of oxygen content. The critical stress for slip increased from 430 MPa to 695 MPa with an increasing oxygen content up to 1.5 at%. The maximum recovery strain of 4.1% was obtained in the Ti-18Nb-6Zr-0.5O (at%) alloy. The martensitic transformation temperature decreased by 140 K with a 1.0 at% increase in O content, which is lower than that of Ti-22Nb-(0-2.0)O (at%) by 20 K. This may have been caused by the effect of the addition of Zr. This study confirmed that addition of oxygen to the Ti-Nb-Zr alloy increases the critical stress for slip due to solid solution hardening without being detrimental to the maximum recovery strain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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