Mechanical properties of titanium alloy can be improved by controlling microstructure through heat treatment. In this study, Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr metastable beta titanium alloy, was controlled for excellent mechanical property and sound formability through various high temperature heat treatment and aging conditions and the optimum heat treatment conditions were determined. The specimens were heat-treated at $950^{\circ}C$, followed by various aging treatments from $430^{\circ}C$ to $500^{\circ}C$ for 1 to 24 h. As aging temperature and holding time increased, hardness increased by ${\beta}^{\prime}$ phase formation and precipitation of secondary ${\alpha}$ phase in ${\beta}$ matrix. However, the optimum aging temperature and holding time for mechanical properties were at $450{\sim}470^{\circ}C$ for 8~16 hr. Hardness values of the specimen aged at $450^{\circ}C$ for 8 h were found to be the highest. These results can be effectively applied to fabrication of spring with better formability and mechanical property.
Purpose: The grindability of Ti-10%Zr-X%Cr(X=0,1,3) alloys in order to develop Ti alloys for dental applications with better machinability than unalloyed titanium has been evaluated. Methods: Experimental Ti-10%Zr-X%Cr(X=0,1,3) alloys were made in an argon-arc melting furnace. Slabs of experimental alloys were ground using a SiC abrasive wheel on an electric handpiece at one of the four rotational speeds of the wheel (12000, 18000, 25000 or 30000rpm) by applying a force(100gf). Grindability was evaluated by measuring the amount of metal volume removed per minute(grinding rate) and the volume ratio of metal removed compared to the wheel material lost, which was calculated from the diameter loss (grinding ratio). Experimental datas were compared the results with those of cp-Ti(commercially pure titanium) Results: It was observed that the grindability of Ti-10%Zr-X%Cr(X=0,1,3) alloys increased with an increase in the Cr concentration. More, they are higher than cp-Ti, particularly the Ti-10%Zr-3%Cr alloy exhibited the highest grindability at all rotational speeds except 12000rpm. There was significant difference in the grinding rate and grinding ratio between Ti-10%Zr-3%Cr alloy and cp-Ti at all rotational speeds(p<0.05). Conclusion: The Ti-10%Zr-3%Cr alloy exhibited better grindability at high rotational speeds, great potential for use as a dental machining alloy.
The purposed of this study was to investigate the effect of Gold bonding agent as intermediate layer between metal substrate and ceramic coating. Gold bonding agent used to seal off any surface porosity, to mask the greyish color of the metal, and to provide an underlying bright golden hue to the ceramic coverage. The adhesion between metal substrate and ceramic is related to diffusion of oxygen during ceramic firing. The oxide layer produced on non-precious alloy anti titanium was considered to have a potentially adverse effect on metal-ceramic bonding. The oxidation characteristics of titanium and non-precious alloys are the main problem. Every group were divided into test and control groups. Control groups are carried out process of degassing for product oxide layer. Au coating was applied on each Ni-Cr, Co-Cr alloys and cp-Ti specimens with difference surface condition or degassing. Specimens surfaces and cutting plane was characterized by SEM/EDS. Results suggested that Au coating is effective barriers to protect metal oxidation during ceramic firing.
β titanium alloys are widely used in aerospace industry due to their excellent specific strength and corrosion resistance. In particular, mechanical properties of metastable β titanium can efficiently be controlled by various deformation mechanisms such as slip, twinning, and SIM (Stress-Induced Martensite Transformation), making it an ideal material for many industrial applications. In this study, Ti-5Mo-xFe (x=1, 2, 4 wt%) alloy was designed by adding a relatively inexpensive β element to ensure price competitiveness. Additionally, microstructural analysis was conducted using OM, SEM, and XRD, while mechanical properties were evaluated through hardness and compression tests to consider the deformation mechanisms based on the Fe content. SIMT occurred in all three alloys and was influenced by the presence of βm (metastable beta) and beta stability. As the Fe content decreased, the α'' phase increased due to SIMT occurring within the βm phase, resulting in softening. Conversely, as the Fe content increased, the strength of the alloy increased due to a reduction in α'' formation and the contributions of solid solution strengthening and grain strengthening. Moreover, unlike the other alloys, shear bands were observed only in the fracture of the Ti-5Mo-4Fe alloy, which was attributed to differences in texture and microstructure.
Cemented carbide for cutting tools, which is composed of carbide as a hard phase and metallic component as a metallic phase, mainly uses cobalt as the metallic phase due to the excellent mechanical properties of cobalt. However, as the demand for machining difficult-to-machine materials such as titanium and carbon fiber-reinforced plastics has recently increased, the development of high-hardness cemented carbide is necessary and the replacement of cobalt metal with a high-hardness alloy is required. In this study, we would like to introduce high-hardness cemented carbide fabricated using nickel-tungsten alloy as the metallic phase. First, nickel-tungsten alloy powder of the composition for formation of intermetallic compound confirmed through thermodynamic calculations was synthesized, and cemented carbide was prepared through the sintering process of tungsten carbide and the synthesized alloy powder. Through evaluating the mechanical properties of high-hardness cemented carbide with the nickel-tungsten alloy binder, the possibility of producing high-hardness cemented carbide by using the alloys with high-hardness was confirmed.
Titanium and its alloys were brazed in the range of $850-950^{\circ}C$ within 10 min. of brazing time using expensive infra red or other heating methods. However, brazing time needs to be extended to get temperature-uniformity for mass production by using continuous belt type furnace or high vacuum furnace with low heating rate. This study examined effects of holding temperature for 60 min, on microstructure and mechanical properties of titanium alloys. Mechanical properties of titanium alloys were drastically deteriorated with increasing holding temperature followed by grain growth. Maximum holding temperatures for CP (commercial pure) titanium and Ti-6Al-4V were confirmed as $800^{\circ}C$ and $850^{\circ}C$, respectively. Both titanium alloys were successfully brazed at $800^{\circ}C$ for 60 min. with the level of base metal strengths by using Zr based filler metal, $Zr_{54}Ti_{22}Ni_{16}Cu_8$.
Beta-type alloys are the most versatile class of titanium alloys. They offer the highest strength to weight ratios and very attractive combinations of strength, toughness, and fatigue resistance inlarge cross sections [1]. The present study was made to obtain useful information for the design of ${\beta}$-type titanium alloys with high-strength properties by using the $DV-X{\alpha}$ method. Employing two calculated parameters, the bond order (Bo) and the d-orbital energy level (Md) of alloying elements in ${\beta}$-type titanium alloy was introduced and used for prediction of mechanical properties. Thus, high-strength titanium alloys were designed by calculating the Md and Bo values of the previous and present titanium alloys.
Titanium alloy is gaining attention in the medical industry due to its excellent biocompatibility and osteoconductivity. However, the natural oxide film on the titanium surface is insoluble, resulting in inadequate bone adhesion. Therefore, it is necessary to optimize the contact between biological tissues and implant surfaces, and alter the chemical composition and morphological characteristics of the implant surface. In this study, the anodization method was applied to titanium surface treatment to form a uniform and robust oxide film. Subsequently, a chemical process, pore-widening, was employed to change the morphological characteristics of the oxide film. The concentration of the pore-widening solution was varied at 2, 4, 6, and 8 wt% and the process time was set at 30 and 60 minutes. As the concentration of the pore-widening solution increased the pore diameter of the oxide film increased. Notably, at 6 wt% for 60 minutes, the oxide film exhibited a coexistence of pillars and pores. Based on this, it was determined that surface roughness increased with higher concentration and longer process time. Additionally, the presence of pillars and pores structures maximized hydrophilicity. This study provides insights into enhancing the surface properties of titanium for improved performance in medical implants.
Titanium alloys have high specific strength, excellent corrosion and wear resistance, as well as high heat-resistant strength compared to conventional steel materials. As intermetallic compounds based on Ti, TiAl alloys are becoming increasingly popular in the aerospace field because these alloys have low density and high creep properties. In spite of those advantages, the low ductility at room temperature and difficult machining performance of TiAl and $Ti_3Al$ materials has limited their potential applications. Titanium powder can be used in such cases for weight and cost reduction. Herein, pre-forms of Ti-Al-xMn powder alloys are fabricated by compression forming. In this process, Ti powder is added to Al and Mn powders and compressed, and the resulting mixture is subjected to various sintering temperature and holding times. The density of the powder-sintered specimens is measured and evaluated by correlation with phase formation, Mn addition, Kirkendall void, etc. Strong Al-Mn reactions can restrain Kirkendall void formation in Ti-Al-xMn powder alloys and result in increased density of the powder alloys. The effect of Al-Mn reactions and microstructural changes as well as Mn addition on the high-temperature compression properties are also analyzed for the Ti-Al-xMn powder alloys.
Choi, Hae Won;Park, Young Seok;Chung, Shin Hye;Jung, Min Ho;Moon, Won;Rhee, Sang Hoon
The korean journal of orthodontics
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v.47
no.4
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pp.229-237
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2017
Objective: The aim of this study was to compare the initial stability as insertion and removal torque and the clinical applicability of novel orthodontic zirconia micro-implants made using a powder injection molding (PIM) technique with those parameters in conventional titanium micro-implants. Methods: Sixty zirconia and 60 titanium micro-implants of similar design (diameter, 1.6 mm; length, 8.0 mm) were inserted perpendicularly in solid polyurethane foam with varying densities of 20 pounds per cubic foot (pcf), 30 pcf, and 40 pcf. Primary stability was measured as maximum insertion torque (MIT) and maximum removal torque (MRT). To investigate clinical applicability, compressive and tensile forces were recorded at 0.01, 0.02, and 0.03 mm displacement of the implants at angles of $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$, and $40^{\circ}$. The biocompatibility of zirconia micro-implants was assessed via an experimental animal study. Results: There were no statistically significant differences between zirconia micro-implants and titanium alloy implants with regard to MIT, MRT, or the amount of movement in the angulated lateral displacement test. As angulation increased, the mean compressive and tensile forces required to displace both types of micro-implants increased substantially at all distances. The average bone-to-implant contact ratio of prototype zirconia micro-implants was $56.88{\pm}6.72%$. Conclusions: Zirconia micro-implants showed initial stability and clinical applicability for diverse orthodontic treatments comparable to that of titanium micro-implants under compressive and tensile forces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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