Ti-6Al-7Nb

Ti-6Al-7Nb

Ti-6Al-7Nb(UNS 명칭 R56700)는 1977년 처음 합성된 알파베타 티타늄 합금으로 알루미늄 6%, 니오븀 7%를 함유하고 있다.강도가 높은 것이 특징이며 합금 Ti-6Al-4V가 함유된 세포독성 바나듐과 유사한 특성을 갖고 있다.Ti-6Al-7Nb는 엉덩이 보형물의 재료로 사용된다.[1]null

Ti-6Al-7Nb는 육각 α 위상(알루미늄으로 안정화)과 일반 차체 중심 위상 β(니오비움으로 안정화)로 만들어진 티타늄 합금 중 하나이다.합금은 유리한 기계적 특성이 추가돼 Ti-6Al-4V 합금에 대한 내식성 및 생체 내구성 등이 높은 것이 특징이다.[2][3][4]null

물리적 성질

합금의 물리적 특성은 대부분 제조 공정에서 얻은 매개변수에서 발생하는 형태학 및 위상 존재의 분수 부피에 의존한다.[5][6]null

속성 최소값 최대값 구성 단위
밀도 4.51 4.53 g/cm3
경도 2700 2900 엠파
녹는점 1800 1860 K
비열 540 560 J/kg*K
탄성 한계 895 905 엠파
에너지 함량 750 1250 MJ/kg
핵융합 잠열 360 370 kJ/kg

[7]

위 표에서 보듯이 합금은 기계적 성질을 개선하기 위한 효과적인 방법 중 하나이며, Niobium은 주기율표에서 동일한 바나듐 그룹에 속하기 때문에 당연히 α –β 안정화 요소(Ti-6Al-4V 합금과 유사함)로 작용하지만, Nb 합금의 강도는 Ti-6Al-4V의 그것보다 조금 낮다.Ti-6Al-4V와 Ti-6Al-7Nb의 주요 차이는 고체-솔루션 강화, 정제된 2상 구조가 제공하는 구조-정밀 강화, 두 합금 사이의 미세구조 차이 등 다른 요소들과 관련이 있다.[8]null

생산

Ti-6Al-7Nb는 분말 야금 방식으로 생산된다.가장 일반적인 방법은 열 압착, 금속 사출 몰딩, 혼합 및 누름이다.Ti-6Al-7Nb의 생산에서는 보통 900~1400Co 사이의 소결 온도를 사용한다.소결 온도를 변경하면 Ti-6Al-7Nb는 다른 다공성 및 미세 구조와 같은 다른 특성을 갖는다.알파, 베타, 알파+베타 페이즈 간에 다른 구성을 부여하기도 한다.최근 몇 년 동안 Ti-6Al-7Nb 합금은 SLM과 EBM과 같은 다른 3D프린터 기법에 의해서도 만들어질 수 있었다.[9][10]null

열처리

티타늄의 열처리는 잔류응력 감소, 기계적 특성 개선(용액 처리 및 노화에 의한 인장강도 또는 피로강도)에 상당한 영향을 미치는 것으로 입증되었다.더욱이 열처리는 α와 β상 사이의 미세구조와 냉각 속도의 차이로 인한 연성, 가공성 및 구조적 안정성의 이상적인 조합을 제공한다.[11]null

냉각 속도는 형태학의 영향을 받는다.예를 들어 냉각 속도가 공기 냉각에서 느린 냉각으로 감소할 때, 변환된 α의 형태학은 두께와 길이가 증가하며 더 작고 더 큰 α 군집 내에 포함된다.[12]α 군집 크기는 β 가공 α+ β 합금의 피로 특성과 변형 역학에 영향을 미치기 때문에 가장 중요한 미세구조적 특성이다.[13]null

적용들

  • 교체되는 임플란트 장치: 고장 난 단단한 조직, 인공 고관절, 인공 무릎 관절, 뼈 판, 골절 고정용 나사, 심장 판막 보형물, 심박조율기 및 인공 심장.[14]
  • 치과[15] 응용
  • 항공기 재료

생체적합성

Ti-6Al-7Nb는 생체적합성이 높다.Ti-6Al-7Nb의 산화물들은 체내에 포화상태로 있으며 체내에서 운반되지 않거나 생물학적으로 파괴된다.이 합금은 역조직 내성 반응을 일으키지 않고 더 적은 수의 거대한 세포핵을 만들어 낼 것이다.Ti-6Al-7Nb는 또한 인체에 대한 인그로우트와 높은 호환성을 보인다.[16]null

사양

다른 명명 규칙의 Ti-6Al-7Nb에 대한 지정은 다음과 같다.[17]

  • UNS: R56700
  • ASTM 표준: F1295
  • ISO 표준: ISO 5832-11

참조

  1. ^ Fellah, Mamoun; Labaïz, Mohamed; Assala, Omar; Dekhil, Leila; Taleb, Ahlem; Rezag, Hadda; Iost, Alain (21 July 2014). "Tribological behavior of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb Alloys for Total Hip Prosthesis". Advances in Tribology. 2014: 1–13. doi:10.1155/2014/451387.
  2. ^ Chlebus, Edward; Kuźnicka, Bogumiła; Kurzynowski, Tomasz; Dybała, Bogdan (1 May 2011). "Microstructure and mechanical behaviour of Ti―6Al―7Nb alloy produced by selective laser melting". Materials Characterization. 62 (5): 488–495. doi:10.1016/j.matchar.2011.03.006.
  3. ^ Liu, Xuanyong; Chu, Paul K.; Ding, Chuanxian (24 December 2004). "Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications". Materials Science and Engineering: R: Reports. 47 (3): 49–121. CiteSeerX 10.1.1.472.7717. doi:10.1016/j.mser.2004.11.001.
  4. ^ López, M. F; Gutiérrez, A; Jiménez, J. A (15 February 2002). "In vitro corrosion behaviour of titanium alloys without vanadium". Electrochimica Acta. 47 (9): 1359–1364. doi:10.1016/S0013-4686(01)00860-X.
  5. ^ Lütjering, G. (15 March 1998). "Influence of processing on microstructure and mechanical properties of (α+β) titanium alloys". Materials Science and Engineering: A. 243 (1): 32–45. doi:10.1016/S0921-5093(97)00778-8.
  6. ^ Ajeel, Sami Abualnoun; Alzubaydi, Thair L.; Swadi, Abdulsalam K. (2007). "Influence of Heat Treatment Conditions on Microstructure of Ti- 6Al-7Nb Alloy As Used Surgical Implant Materials". Engineering and Technology Journal. 25 (suppl.of No.3). S2CID 55885379.
  7. ^ http://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=2064[전체 인용 필요]
  8. ^ Kobayashi, E.; Wang, T.J.; Doi, H.; Yoneyama, T.; Hamanaka, H. (1998). "Mechanical properties and corrosion resistance of Ti–6Al–7Nb alloy dental castings". Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 9 (10): 567–574. doi:10.1023/A:1008909408948. PMID 15348689. S2CID 13241089.
  9. ^ Bolzoni, Leandro; Hari Babu, N.; Ruiz-Navas, Elisa Maria; Gordo, Elena (2013). "Comparison of Microstructure and Properties of Ti-6Al-7Nb Alloy Processed by Different Powder Metallurgy Routes". Key Engineering Materials. 551: 161–179. doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.551.161. hdl:10016/20805. S2CID 137360703.
  10. ^ Oliveira, V.; Chaves, R. R.; Bertazzoli, R.; Caram, R. (December 1998). "Preparation and characterization of Ti-Al-Nb alloys for orthopedic implants". Brazilian Journal of Chemical Engineering. 15 (4): 326–333. doi:10.1590/S0104-66321998000400002. S2CID 94310566.
  11. ^ Sercombe, Tim; Jones, Noel; Day, Rob; Kop, Alan (26 September 2008). "Heat treatment of Ti‐6Al‐7Nb components produced by selective laser melting". Rapid Prototyping Journal. 14 (5): 300–304. doi:10.1108/13552540810907974.
  12. ^ Sercombe, Tim; Jones, Noel; Day, Rob; Kop, Alan (26 September 2008). "Heat treatment of Ti‐6Al‐7Nb components produced by selective laser melting". Rapid Prototyping Journal. 14 (5): 300–304. doi:10.1108/13552540810907974.
  13. ^ Lütjering, G. (15 March 1998). "Influence of processing on microstructure and mechanical properties of (α+β) titanium alloys". Materials Science and Engineering: A. 243 (1): 32–45. doi:10.1016/S0921-5093(97)00778-8.
  14. ^ Elias, C. N.; Lima, J. H. C.; Valiev, R.; Meyers, M. A. (1 March 2008). "Biomedical applications of titanium and its alloys". JOM. 60 (3): 46–49. Bibcode:2008JOM....60c..46E. doi:10.1007/s11837-008-0031-1. S2CID 12056136.
  15. ^ Kobayashi, E.; Wang, T.J.; Doi, H.; Yoneyama, T.; Hamanaka, H. (1 October 1998). "Mechanical properties and corrosion resistance of Ti–6Al–7Nb alloy dental castings". Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 9 (10): 567–574. doi:10.1023/A:1008909408948. PMID 15348689. S2CID 13241089.
  16. ^ Disegi, John (November 2008). Implant Materials (PDF) (2nd ed.). Synthes. Archived from the original (PDF) on 11 December 2008.
  17. ^ "Standardized titanium and titanium alloys". p. 163. 에

추가 읽기