Published November 13, 2023
| Version v1
Publication
Open
Structural and mechanical evaluation of a new Ti-Nb-Mo alloy produced by high-energy ball milling with variable milling time for biomedical applications
Creators
- 1. Abbès Laghrour University of Khenchela
- 2. King Fahd University of Petroleum and Minerals
- 3. Qassim University
- 4. Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg
Description
Abstract The main focus of this work is to investigate the impact of varying milling times (2 to 18 h) on the structural and mechanical properties of the developed Ti-Nb-Mo alloy. The morphology, phase composition, microstructure, and mechanical behavior of milled and sintered Ti-25Nb-25Mo alloy samples were characterized systematically using x-ray diffraction, scanning electron microscope, optical microscope, and Vicker microhardness. It was noted that the quantity of the β-Ti phase increased as the milling time increased. After 12 h of milling, the synthesized alloys exhibited a spherical morphology and texture with homogeneous distribution. The milled alloys' structural evolution and morphological changes were found to be dependent on their milling duration. Morphological analysis revealed that the crystallite size and mean pore size decreased when the milling duration increased, reaching minimum values of 51 nm and < 1 μm, after 12 and 18 h respectively. As the milling time increased, the grain size decreased, resulting in an increase in density, microhardness, and elastic modulus. Ti-25Nb-25Mo will presents good anti-wear ability and higher resistance to plastic deformation due to enhanced mechanical characteristics (H/E, and H 3 /E 2 ). Hence, the developed Ti-25Nb-25Mo alloys with reduced elastic modulus and desirable mechanical properties were found to be a promising option for biomedical applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ينصب التركيز الرئيسي لهذا العمل على التحقيق في تأثير أوقات الطحن المختلفة (من 2 إلى 18 ساعة) على الخواص الهيكلية والميكانيكية لسبيكة Ti - NB - Mo المطورة. تم تمييز المورفولوجيا وتكوين الطور والبنية المجهرية والسلوك الميكانيكي لعينات سبيكة Ti -25Nb -25Mo المطحونة والملبدة بشكل منهجي باستخدام حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني الماسح والمجهر البصري وصلابة فيكر الدقيقة. ولوحظ أن كمية مرحلة β - Ti زادت مع زيادة وقت الطحن. بعد 12 ساعة من الطحن، أظهرت السبائك المركبة مورفولوجيا ونسيج كروي مع توزيع متجانس. وجد أن التطور الهيكلي والتغيرات المورفولوجية للسبائك المطحونة تعتمد على مدة طحنها. كشف التحليل المورفولوجي أن حجم البلورات ومتوسط حجم المسام انخفض عندما زادت مدة الطحن، ووصلت إلى قيم دنيا تبلغ 51 نانومتر و < 1 ميكرومتر، بعد 12 و 18 ساعة على التوالي. مع زيادة وقت الطحن، انخفض حجم الحبيبات، مما أدى إلى زيادة في الكثافة والصلابة الدقيقة ومعامل المرونة. سيقدم Ti -25Nb -25Mo قدرة جيدة على مقاومة التآكل ومقاومة أعلى للتشوه البلاستيكي بسبب الخصائص الميكانيكية المحسنة (H/E، و H 3 /E 2 ). وبالتالي، تم العثور على سبائك Ti -25Nb -25Mo المطورة مع معامل مرونة منخفض وخصائص ميكانيكية مرغوبة لتكون خيارًا واعدًا للتطبيقات الطبية الحيوية.Translated Description (French)
Résumé L'objectif principal de ce travail est d'étudier l'impact de différents temps de broyage (2 à 18 h) sur les propriétés structurelles et mécaniques de l'alliage Ti-Nb-Mo développé. La morphologie, la composition de phase, la microstructure et le comportement mécanique des échantillons d'alliage Ti-25Nb-25Mo broyés et frittés ont été caractérisés systématiquement à l'aide de la diffraction des rayons X, du microscope électronique à balayage, du microscope optique et de la microdureté Vicker. Il a été noté que la quantité de la phase β-Ti augmentait à mesure que le temps de broyage augmentait. Après 12 h de broyage, les alliages synthétisés présentent une morphologie sphérique et une texture à répartition homogène. L'évolution structurelle et les changements morphologiques des alliages broyés dépendent de leur durée de broyage. L'analyse morphologique a révélé que la taille des cristallites et la taille moyenne des pores diminuaient lorsque la durée de broyage augmentait, atteignant des valeurs minimales de 51 nm et < 1 μm, après 12 et 18 h respectivement. À mesure que le temps de broyage augmentait, la taille des grains diminuait, ce qui entraînait une augmentation de la densité, de la microdureté et du module élastique. Ti-25Nb-25Mo présentera une bonne capacité anti-usure et une plus grande résistance à la déformation plastique en raison des caractéristiques mécaniques améliorées (H/E et H 3 /E 2 ). Par conséquent, les alliages Ti-25Nb-25Mo développés avec un module d'élasticité réduit et des propriétés mécaniques souhaitables se sont révélés être une option prometteuse pour les applications biomédicales.Translated Description (Spanish)
Resumen El objetivo principal de este trabajo es investigar el impacto de los diferentes tiempos de fresado (2 a 18 h) en las propiedades estructurales y mecánicas de la aleación de Ti-Nb-Mo desarrollada. La morfología, la composición de fase, la microestructura y el comportamiento mecánico de las muestras de aleación Ti-25Nb-25Mo molidas y sinterizadas se caracterizaron sistemáticamente utilizando difracción de rayos X, microscopio electrónico de barrido, microscopio óptico y microdureza Vicker. Se observó que la cantidad de la fase β-Ti aumentaba a medida que aumentaba el tiempo de molienda. Después de 12 h de molienda, las aleaciones sintetizadas exhibieron una morfología y textura esférica con distribución homogénea. Se encontró que la evolución estructural y los cambios morfológicos de las aleaciones molidas dependían de su duración de molienda. El análisis morfológico reveló que el tamaño de los cristalitos y el tamaño medio de los poros disminuyeron cuando aumentó la duración de la molienda, alcanzando valores mínimos de 51 nm y < 1 μm, después de 12 y 18 h, respectivamente. A medida que aumentaba el tiempo de molienda, el tamaño de grano disminuía, lo que resultaba en un aumento de la densidad, la microdureza y el módulo elástico. Ti-25Nb-25Mo presentará una buena capacidad antidesgaste y una mayor resistencia a la deformación plástica debido a las características mecánicas mejoradas (H/E y H 3 /E 2 ). Por lo tanto, se descubrió que las aleaciones Ti-25Nb-25Mo desarrolladas con módulo elástico reducido y propiedades mecánicas deseables eran una opción prometedora para aplicaciones biomédicas.Files
s00170-023-12650-0.pdf.pdf
Files
(14.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7606c18fc8fcd2bb11f7fc689fa1ff54
|
14.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقييم الهيكلي والميكانيكي لسبائك Ti - NB - Mo الجديدة التي تنتجها طحن الكرة عالية الطاقة مع وقت طحن متغير للتطبيقات الطبية الحيوية
- Translated title (French)
- Évaluation structurelle et mécanique d'un nouvel alliage Ti-Nb-Mo produit par broyage à billes à haute énergie avec un temps de broyage variable pour des applications biomédicales
- Translated title (Spanish)
- Evaluación estructural y mecánica de una nueva aleación de Ti-Nb-Mo producida por molienda de bolas de alta energía con tiempo de molienda variable para aplicaciones biomédicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388617210
- DOI
- 10.1007/s00170-023-12650-0
References
- https://openalex.org/W1541325346
- https://openalex.org/W1966596412
- https://openalex.org/W1977086245
- https://openalex.org/W1979026968
- https://openalex.org/W1990537103
- https://openalex.org/W2011941894
- https://openalex.org/W2024847343
- https://openalex.org/W2031392125
- https://openalex.org/W2060068392
- https://openalex.org/W2060157042
- https://openalex.org/W2066120144
- https://openalex.org/W2084178444
- https://openalex.org/W2101330312
- https://openalex.org/W2199454098
- https://openalex.org/W2210223405
- https://openalex.org/W2297083971
- https://openalex.org/W2596155081
- https://openalex.org/W2606652443
- https://openalex.org/W2618581970
- https://openalex.org/W2790142382
- https://openalex.org/W2804293973
- https://openalex.org/W2889030135
- https://openalex.org/W2890329855
- https://openalex.org/W2897910587
- https://openalex.org/W2899730390
- https://openalex.org/W2912362330
- https://openalex.org/W2925182457
- https://openalex.org/W2941100486
- https://openalex.org/W2947178161
- https://openalex.org/W2954067612
- https://openalex.org/W2964485614
- https://openalex.org/W2972267793
- https://openalex.org/W2976093445
- https://openalex.org/W2976974316
- https://openalex.org/W2978007535
- https://openalex.org/W2980102747
- https://openalex.org/W2987344630
- https://openalex.org/W2987776612
- https://openalex.org/W2994322336
- https://openalex.org/W2994868174
- https://openalex.org/W3005870965
- https://openalex.org/W3008252015
- https://openalex.org/W3017108026
- https://openalex.org/W3033608819
- https://openalex.org/W3035521474
- https://openalex.org/W3035613470
- https://openalex.org/W3044315312
- https://openalex.org/W3092587611
- https://openalex.org/W3106111544
- https://openalex.org/W3112351414
- https://openalex.org/W3129023311
- https://openalex.org/W3157264761
- https://openalex.org/W3160922590
- https://openalex.org/W3161274005
- https://openalex.org/W4200254165
- https://openalex.org/W4200286978
- https://openalex.org/W4200474211
- https://openalex.org/W4220653093
- https://openalex.org/W4221092043
- https://openalex.org/W4243883211
- https://openalex.org/W4285391564
- https://openalex.org/W4287149193
- https://openalex.org/W4380088199
- https://openalex.org/W4382393434