Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2023 - zeszyt 5

Analysis of selected mechanical and tribological properties of Ti24Nb4Zr8Sn medical alloy

Analiza wybranych własności mechanicznych i tribologicznych medycznego stopu Ti24Nb4Zr8Sn

10.15199/28.2023.5.2

nr katalogowy: 145592
10.15199/28.2023.5.2

Streszczenie

The article presents the results of hardness, fracture toughness and abrasive wear resistance tests of the Ti24Nb4Zr8Sn alloy. These results were obtained after its heat treatment, i.e. solution from 850°C and aging at 350, 450 and 600°C. It has been shown that in the supersaturated state, when only the β phase is present in the microstructure, the alloy is characterized by the lowest hardness and the highest fracture toughness. The application of the aging treatment, resulting in the separation of the α phase from the supersaturated β phase, strongly reduces its fracture toughness. The tested alloy shows significantly different resistance to abrasive wear and a different friction coefficient, depending on the microstructure and hardness. The minimum value of the friction coefficient was noted after aging at 450°C, at which the α phase with high dispersion was precipitated in the microstructure, i.e. at the maximum hardness of the alloy.

Abstract

W artykule zaprezentowano wyniki badań twardości, odporności na pękanie oraz odporności na zużycie ścierne stopu Ti24Nb4Zr8Sn po obróbce cieplnej, tj. przesycaniu z temp. 850°C i starzeniu w 350, 450 i 600°C. Wykazano, że w stanie przesyconym, gdy w mikrostrukturze jest obecna jedynie faza β, stop charakteryzuje się najmniejszą twardością i największą odpornością na pękanie. Zastosowanie zabiegu starzenia, skutkujące wydzielaniem fazy α z przesyconej fazy β, silnie zmniejsza jego odporność na pękanie. Badany stop wykazuje istotnie różną odporność na zużycie ścierne i różny współczynnik tarcia, zależnie od mikrostruktury i twardości. Minimalną wartość współczynnika tarcia odnotowano po starzeniu w temp. 450°C, w której dochodzi do wydzielania w mikrostrukturze fazy α o dużej dyspersji, tj. przy maksymalnej twardości stopu.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Lütjering G., Williams J.C.: Titanium. Spinger – Verlag, Berlin, Heidelberg (2003).
[2] Layens C., Peters M.: Titanium and titanium alloys. Fundamentals and applications. Wiley-VCH (2003).
[3] Ninoomi M.: Metals for biomedical devices. Woodhead Publishing Limited (2010).
[4] Yu Z.T., Zhang M.H., Tian Y.X., Cheng J., Ma X.Q., Liu H.Y., Wang C.: Designation and development of biomedical Ti alloys with finer biomechanical compatibility in long-term surgical implants. Front. Mater. Sci. 8/3 (2014) 219–229.
[5] Ankem S., Greene C.A.: Recent developments in microstructure/ property relationships of beta titanium alloys. Materials Science and Engineering A263 (1999) 127–131.
[6] Bai Y., Li S.J., Prima F., Hao Y.L., Yang R.: Electrochemical corrosion behaviour of Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy in a simulated physiological environment. Applied Surface Science 258 (2011) 4035–4040.
[7] Rui Y., Hao Y., Li S.: Development and application of low-modulus biomedical titanium alloy Ti2448. Biomedical Engineering. Trends in Materials Science (2011) 225–248.
[8] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych. Wyd. Politechniki Warszawskiej. Warszawa (2004).
[9] Davim J.P.: Biotribology. Wiley (2010).
[10] Frocisz Ł., Krawczyk J., Madej M., Kopyściański M.: Correlation of tribological properties of titanium alloys with their microstructures. Key Engineering Materials 687 (2016) 41–46.
[11] Cvijović-Alagić I., Cvijović Z., Mitrović S., Rakin M., Veljović D., Babić M.: Tribological behaviour of orthopaedic Ti-13Nb-13Zr and Ti-6Al-4V alloys. Tribology Letters (2010) 59–70.
[12] Dąbrowski R., Cios G., Krawczyk J.: Influence of the supersaturating temperature on the microstructure and hardness of Ti24Nb4Zr8Sn alloy. Key Engineering Materials 687 (2016) 55–61.
[13] Dąbrowski R.: Wpływ temperatury starzenia na mikrostrukturę i wybrane właściwości mechaniczne stopu Ti24Nb4Zr8Sn. Inżynieria Materiałowa 5 (2022) 9–15.
[14] Dąbrowski R., Sułowski M.: Analiza dylatometryczna przemian fazowych przy nagrzewaniu stopu Ti24Nb4Zr8Sn ze stanu przesyconego. Inżynieria Materiałowa 2 (2023) 12–16.
[15] PN-EN 10045-1:1994, Metale. Próba udarności sposobem Charpy’ego. Metoda badania.
[16] Zum Gahr K.H.: Microstructure and wear of materials. Tribology series (10) Elsevier. Amsterdam-Oxford-New York-Tokyo (1987).

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-5 , nr katalogowy 145592 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-zeszyt (pdf) 2023-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2023-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma