Beta-titanium biomedical alloy: effect of thermal processing on mechanical properties

• Autorzy: Sudhakar K. V. , Konen K. , Floreen K.

Warianty tytułu

PL

Stop beta-tytanu do zastosowań biomedycznych: wpływ obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new betatitanium alloy (Ti-3Al-5V-6Cr-3Mo-3Zr) was investigated as a function of heat treatment to evaluate its mechanical properties. The cold drawn beta-titanium alloy was subjected to betaannealing as well as solution treatment and aging treatments. The mechanical properties were evaluated using MTS Landmark-servo hydraulic Universal Testing Machine. The beta-titanium alloy demonstrated an excellent combination of strength and ductility for both beta annealing and solution treatment and aging conditions. The influence of thermal treatments on microstructure was studied with HiRox digital microscope. The fracture morphology investigated revealed predominantly cup and cone/dimpled fracture surface features demonstrating excellent toughness in addition to high strength and low stiffness that are suitable for biomedical applications.

PL

Badano wpływ obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne nowego stopu betatytanu (Ti-3Al5V-6Cr-3Mo-3Zr). Ciągniony na zimno stop betatytanu poddano wyżarzaniu, a takze przesycaniu i starzeniu. Właściwości mechaniczne badano za pomocą uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej MTS Landmark-servo. Stop betatytanu wykazał doskonałe połączenie wytrzymałości i ciągliwości zarówno po wyżarzaniu, przesycaniu i starzeniu. Wpływ obróbki termicznej na mikrostrukturę badano przy użyciu cyfrowego mikroskopu HiRox. Badania morfologii przełomów wykazały głównie wgłębienia w kształcie kielicha i stożka co wskazuje na doskonałą twardość w połączeniu z wysoką wytrzymałością i niską sztywnością, które są odpowiednie do zastosowań biomedycznych.

Słowa kluczowe

EN

thermal processing; beta-titanium biomedical alloy; mechanical properties; microstructure; fractography

PL

stop beta tytanu; obróbka cieplna; biomedycyna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 3
• Strony: 755--757
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sudhakar K. V.

autor

Konen K.

autor

Floreen K.

• Department of Metallurgical and Materials Engineering, Montana Tech of the University of Montana, Butte, Mt 59701, USA

Bibliografia

• [1] P. G. Allen, P. J. Bania, A. J. Hutt, Y. Combress, in, P. A. Blenkinsop, W. J. Evans, H. M. Flower (Eds.), Titanium ’95, Vol II, The Institute of Materials, London, 1680-1687 (1996).
• [2] R. Boyer et al., Materials Property Handbook: Titanium alloys, ASM International, 1994.
• [3] R. Zwicker, K. Buehler, R. Mueller et al., Titanium 1980, Science and Technology, Proc. 4th Int. Conf. on Titanium, Kyoto, Japan, The Met. Soc. AIME, 505-514 (1980).
• [4] M. Metikos-Hukovic, A. Kwokal, J. Piljac, Biomaterials 24, 3765-3775 (2003).
• [5] M. Semlitsch, F. Staub, H. Webber, Biomed Techn 30, 334-339 (1985).
• [6] R. R. Boyer, in: D. Eylon, R. R. Boyer, D. A. Koss (Eds.), TMS, Warrandale, PA, 335-346 (1993).
• [7] D. M. Brunette, P. Tengvall, M. Textor, P. Thomsen, Berlin, Heidelberg, New York: Springer; 174-76 (2001).
• [8] M. Semlitisch, Clinical Mater. 2, 1-13 (1987).
• [9] M. Niinomi, Mater. Sci. Eng. 243, 231-236 (1998).
• [10] H. M. Silva, S. G. Schneider, C. M. Neto, Mater. Sci. Eng. 24, 679-682 (2004).
• [11] D. Kuroda, M. Niinomi, M. Morinaga, Y. Kato, T. Yashiro, Mater. Sci. Eng. 243, 244-249 (1998).
• [12] E. B. Taddei, V. A. R. Henriques, C. R. M. Silva, C. A. A. Cairo, Mater. Sci. Eng. 24, 683-687 (2004).
• [13] R. Banerjee, S. Nag, H. L. Fraser, Mater. Sci. Eng. 25, 282-289 (2005).
• [14] J. I. Qazi, B. Marquardt, H. J. Rack, JOM 56, 49-51 (2004).
• [15] H. J. Rack, J. I. Qazi, Mater. Sci. Eng. 26, 1269-1277 (2006).
• [16] F. Guillemot, F. Prima, R. Bareille, D. Gordin, T. Gloriant, M. C. Porte-Durrieu, Ansel D, Baquey C, Med.& Bio. Eng. & Compu. 42, 137-141 (2004).
• [17] D. Kuroda, M. Niinomi, M. Morinaga, Y. Kato, T. Yashiro, Mater. Sci. Eng. 243, 244-249 (1998).
• [18] J.O. Peters, G. Lutjering, Met. & Mater. Trans. 32, 2805-2818 (2001).
• [19] Y. Q. Zhao, S. W. Xin, W. D. Zeng, J. Alloys Compd. 481, 190-194 (2009).
• [20] ASM Handbook, Heat Treating 4, 913-923 (1991).
• [21] S. Ankem, C. A. Greene, Mater. Sci. Eng. 263, 127-131 (1999).