Effect of nanostructure on the Ti Grade2 properties

• Autorzy: Garbacz H.

Warianty tytułu

PL

Wpływ nanostruktury na właściwości Ti Grade2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper was to examine the effect of structure refinement on the performance properties of commercially pure titanium. Nanocrystalline titanium was produced by a hydrostatic extrusion. The mechanical properties, corrosion resistance and thermal stability of the nanocrystalline titanium were examined. The reference materials were microcrystalline titanium and Ti6Al4V alloy. It has been found that nanocrystalline titanium has very good mechanical properties comparable with those of the Ti6Al4V alloy. The thermal stability of n-Ti was studied by measuring the microhardness change at various annealing temperature. The nanocrystalline titanium was thermal stable up to a temperature of 400°C. The corrosion resistance of the nanocrystalline titanium was examined in two solutions: 0.9% NaCl and 0.9 NaCl + 0.1% NaF. It appeared that the grain refinement can be beneficial to the corrosion resistance of Ti in aggressive environment (solution added with fluorine ions), The thorough examinations of the nanocrystalline titanium have shown that it can be considered to be a competitive material to the titanium alloy used in implants thus far.

PL

Celem pracy była analiza wpływu rozdrobnienia ziarna na właściwości użytkowe technicznego tytanu Grade2. Nanokrystaliczny tytan otrzymano metodą wyciskania hydrostatycznego. Badano właściwości mechaniczne, stabilność termiczną i odporność na korozję nanokrystalicznego tytanu. Materiałami odniesienia były mikrokrystaliczny tytan i stop Ti6Al4V. Stwierdzono, że nanokrystaliczny tytan ma bardzo dobre właściwości mechaniczne, porównywalne ze stopem Ti6Al4V. Stabilność termiczną wyznaczano na podstawie pomiarów mikrotwardości w rożnej temperaturze. Nanokrystaliczny tytan miał stabilne właściwości mechaniczne do temperatury 400°C. Odporność korozyjną n-Ti badano w dwóch roztworach: 0,9% NaCl i 0,9 NaCl + 0,1% NaF. Stwierdzono, że rozdrobnienie ziarna jest korzystne z punktu widzenia odporności na korozję tytanu w agresywnym środowisku (roztwór z dodatkiem jonów fluoru). Badania nanokrystalicznego tytanu wykazały, że może być on brany pod uwagę jako materiał konkurencyjny do stopu tytanu dotychczas stosowanego na implanty.

Słowa kluczowe

EN

nanocrystalline titanium; corrosion resistance; thermal stability

PL

nanokrystaliczny tytan; odporność na korozję; stabilność termiczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 777--780
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbacz H.

• Department of Materials Science and Engineering, Materials Desing Division, Warsaw University of Technology,

Bibliografia

• [1] Navarro M., Michiardi A., Castaño O., Planell J. A.: Biomaterials in orthopaedics. Journal of the Royal Society Interface 5 (2008) 1137-1158.
• [2] Long M., Rack H. J.: Titanium alloys in total joint replacement – a materials science perspective. Biomaterials 19 (1998) 1621-1639.
• [3] Morais L. S., Serra G. G., Muller C. A., Andrade L. R., Palermo E. F. A., Elias C. N., Meyers M.: Titanium alloy mini-implants for orthodontic anchorage: immediate loading and metal ion release. Acta Biomaterialia 3 (2007) 331-339.
• [4] Popa M. V., Raducanu D., Vasilescu E., Drob P., Cojocaru D., Vasilescu C., Ivanescu S., Rosca J. C. M.: Mechanical and corrosion behaviour of a Ti-Al-Nb alloy after deformation at elevated temperatures. Materials and Corrosion 59 (2008) 919-928.
• [5] Sergueeva A. V., Stolyarov V. V., Valiev R. Z., Mukherjee A. K.: Advanced mechanical properties of pure titanium with ultrafine grained structure, Scripta Materialia 45 (2001) 747-752.
• [6] Garbacz H., Lewandowska M., Pachla W., Kurzydłowski K. J.: Structural and mechanical properties of nanocrystalline titanium and 316LVM steel processed by hydrostatic extrusion. Journal of Microscopy 223 (2006) 272-274.
• [7] Valiev R. Z., Semenova I. P., Jakushina E., Latysh V. V., Rack H., Lowe T. C., Petruželka J., Dluhoš L., Hrušák D., Sochová J.: Nanostructured SPD processed titanium for medical implants. Materials Science Forum 584-586 (2008) 49-54.
• [8] Valiev R. Z.: Structure and mechanical properties of ultrafine-grained metals. Materials Science and Engineering A 234-236 (1997) 59-66.
• [9] Pachla W., Kulczyk M., Suś-Ryszkowska M., Mazur A., Kurzydłowski K. J.: Nanocrystalline titanium produced by hydrostatic extrusion. Journal of Materials Processing Technology 205 (2008) 173-182.
• [10] Pachla W., Kulczyk M., Świderska-Środa A., Lewandowska M., Garbacz H., Mazur A., Kurzydłowski K. J.: ESAFORM 2006. Glasgow, United Kingdom, 535-538.
• [11] Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.: Recent development in grain refinement by hydrostatic extrusion. Journal of Materials Science 43 (2008) 7299-7306.
• [12] Topolski K., Garbacz H., Pachla W., Kurzydłowski K. J.: Bulk nanostructured titanium fabricated by hydrostatic extrusion. Physica Status Solidi C 7 (2010) 1391-1394.
• [13] Lowe T. C.: International News, Strengthen pure Ti for implants. Advanced Engineering Materials 2 (2000) 404-405.
• [14] Zhu Y. T., Lowe T. C., Langdon T. G.: Performance and applications of nanostructured materials produced by severe plastic deformation. Scripta Materialia 51 (2004) 825-830.
• [15] Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.: Thermal stability of a nanostructured aluminium alloy. Materials Characterization 55 (2005) 395-401.
• [16] Stolyarov V. V., Zhu Y. T., Alexandrov I. V., Lowe T. C., Valiev R. Z.: Grain refinement and properties of pure Ti processed by warm ECAP and cold rolling. Materials Science and Engineering A 343 (2003) 45-50. [17] Wilde G.: Nanostructured Materials, Elsevier 2009.
• [18] Patil R. C., Radhakrishnan S.: Conducting polymer based hybrid nanocomposites for enhanced corrosion protective coatings. Progress in Organic
• Coatings 57 (2006) 332-336.