Some shape memory alloys like NiTi show noticeable high damping property in pseudoelastic range. Due to its instinct characteristics, a NiTi alloy is commonly used for passive damping applications, in which the energy may be dissipated by the conversion from mechanical to thermal energy. Previous researches found the NiTi wires own higher damping property than the bars; therefore the wire form is adopted in this study. A loss factor is introduced for measuring the damping property of the NiTi wires. The experimental observation shows the mechanical behaviors of NiTi wires are dependent on temperature, strain rate and strain amplitude. Moreover, it is found the first several decades of loading-unloading cycles can obviously influence the property of NiTi wires under the same working conditions.
교정용 브라켓과 교정선 사이의 마찰력에 관련된 요소들에는 브라켓의 종류, 교정선의 재질과 형태, 결찰방법의 차이, 건조환경과 타액환경의 차이, 브라켓간 offset의 차이, 브라켓간 거리, 이동속도 등이 있다. 이러한 요소들에 따른 마찰력의 변화를 비교, 분석하여 각 요소들 간의 관계를 알아보고자 본 연구를 하였다. 8종류의 0.018"x0.025"상악 견치와 상악 제2 소구치용 브라켓을 슬라이드 위에 부착시키고 0.016 및 0.016"x0.022" 스테인레스 스틸 교정선과 같은 크기의 NiTi 교정선 및 Cu-NiTi 교정선을 이용하여 서로 다른 조건에서 마찰력을 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 브라켓의 종류에 따른 마찰력의 차이는 Polycrystalline세라믹 브라켓인 Allure의 평균 마찰력이 가장 높게 나타났고, 세라믹과 합성된 플라스틱 브라켓인 Vogue, 금속 브라켓인 Mini-Twin, 금속 슬롯을 갖는 플라스틱 브라켓인 Elan, monocrystalline 세라믹 브라켓인 Starfire, single 브라켓인 Lewis/Lang, 자가결찰 브라켓인 SPEED의 순으로 감소하였으며, frictionless 브라켓인 Shoulder의 평균 마찰력이 가장 낮았다. 자가결찰 브라켓은 원형 교정선에서는 낮은 마찰력을 나타냈고, 사각형 교정선에서는 높은 마찰력을 나타냈다. 2. 교정선 재질에 따른 평균마찰력은 스테인레스 스틸 교정선이 다른 교정선들에 비해 통계학적으로 유의하게 낮았으며, NiTi 교정선, Cu-NiTi 교정선 순으로 평균 마찰력이 높았다. 교정선의 형태에 따른 마찰력은 원형 교정선의 평균마찰력이 각형 교정선보다 낮았다. 3. 본 연구에서 스테인레스 강으로 결찰했을 때의 평균마찰력이 탄성모듈로 결찰했을 때에 비해 모든 조건에서 통계학적으로 유의하게 높았다. 4. 건조환경에서의 금속 브라켓에 스테인레스 스틸 교정선, NiTi 교정선 및 Cu-NiTi교정선의 평균마찰력은 타액환경에서 보다 유의하게 낮았다. 5. 브라켓간 offset이 증가함에 따라 평균마찰력은 유의하게 증가하였다. 6. 브라켓간 거리의 변화에 대한 마찰력의 차이는 교정선의 재질에 따라 차이가 나며, 스테인레스 스틸 교정선은 브라켓간 거리가 감소할 때 마찰력이 유의하게 변화하지 않았으나, NiTi 교정선의 경우는 유의하게 증가하였다. 7. 브라켓내의 교정선의 이동속도에 따라 마찰력은 유의하게 변화하지 않았다. 이상의 결과로 볼 때 교정 치료동안 적정 교정력을 유지하기 위해 자가결찰브라켓, 스테인레스 스틸 교정선과 탄성모듈결찰법을 사용하는 것이 유리하며, 치료시기에 따라서 요구하는 마찰력이 다르므로 상황에 따라 재료를 선택하는 것이 중요할 것으로 사료된다.
본 연구의 목적은 재생된 니켈-티타늄 호전의 인장물성, 표면거칠기와 마찰력의 변화를 조사하여, 임상적으로 니켈티타늄 호선을 재생하여 사용하는 것이 타당한지를 알아보는 것이다. 수종의 니켈-티타늄 호선과 스테인레스 스틸호선을 처리전(T0: 대조군)과 인공타액에 4주간 처리한 군(T1), 그리고 인공타액 처리후 가압증기 멸균소독한 군(T2)으로 구분하여 인장실험과 주사전자현미경, 3D profilogram을 통한 표면거칠기의 변화와 마찰계수의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 인장실험을 하여 최대인장강도, 연신율, 탄성계수를 관찰한 결과 모든 니켈-티타늄 호선에서 재생과정 후에 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았다(p<0.05). 단 스테인레스 스틸 호선은 재생과정 후에 최대인장강도, 연신율, 탄성계수에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05). 2. 주사전자현미경을 통한 관찰에서 재생후에 Sentalloy를 제외한 호선에서 표면의 점부식(pitting)과 압흔(indentation)이 증가하였다. 3. 3D profilogram을 사용하여 관찰한 표면거칠기(Ra와 Rq)의 변화를 살펴보면, 재생과정 후에 Sentalloy를 제외한 NiTi, Optimalloy, 스테인레스 스틸 호선에서 통계적으로 유의하게 표면거칠기가 증가하였다(p<0.05). 4. 재생과정 후에 시행한 마찰력 실험에서는 최대운동마찰계수가 Sentalloy를 제외한 NiTi, Optimalloy, 스테인레스 스틸호선에서 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<0.05). NiTi, Optimalloy의 표면거칠기와 마찰계수의 변화는 임상적으로 영향을 미칠 정도는 아니며, 결과적으로 니켈-티타늄 호선을 재생하면, 인장실험시의 물성과 표면거칠기, 마찰계수의 변화가 임상적으로 문제가 없을 것으로 생각된다.
The fatigue properties of Ti-Ni shape memory alloy wires were investigated. In Ni-rich Ti-Ni shape memory alloys, $Ti_3Ni_4$ precipitates formed by aging treatments are believed to vary the shape memory and mechanical properties. In this study, the effect of aging temperature and aging time on shape memory properties and fatigue life were investigated using Ti-50.9 at% Ni alloy wires. The specimens were solution-treated at 1073 K for 3.6 ks followed by aging at 573 K, 673 K and 773 K for periods between 3.6 ks and 3600 ks. It was found that the fatigue life under a constant stress decreased with increasing aging temperature. When the specimens were aged at 573 K for periods between 36 ks and 360 ks, superior shape memory and fatigue properties were obtained. The fatigue life also decreased when the test temperature and strain amplitude increased. It was concluded that the fatigue life exhibited a linear relationship with the critical stress for slip.
Kim, Yunmi;Cha, Jung-Yul;Hwang, Chung-Ju;Yu, Hyung Seog;Tahk, Seon Gun
대한치과교정학회지
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제44권4호
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pp.157-167
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2014
Objective: The purpose of this study was to evaluate the clinical efficacy of polymer- and rhodium-coated wires compared to uncoated wires by measuring the frictional forces using self-ligation brackets. Methods: 0.016-inch nickel titanium (NiTi) wires and $0.017{\times}0.025$-inch stainless steel (SS) wires were used, and the angulations between the brackets and wires were set to $0^{\circ}$, $5^{\circ}$, and $10^{\circ}$. Upper maxillary premolar brackets (Clippy-C$^{(R)}$) with a 0.022-inch slot were selected for the study and a tensile test was performed with a crosshead speed of 5 mm/min. The maximum static frictional forces and kinetic frictional forces were recorded and compared. Results: The maximum static frictional forces and the kinetic frictional forces of coated wires were equal to or higher than those of the uncoated wires (p < 0.05). The maximum static frictional forces of rhodium-coated wires were significantly higher than those of polymercoated wires when the angulations between the brackets and wires were set to (i) $5^{\circ}$ in the 0.016-inch NiTi wires and (ii) all angulations in the $0.017{\times}0.025$-inch SS wires (p < 0.05). The kinetic frictional forces of rhodium-coated wires were higher than those of polymer-coated wires, except when the angulations were set to $0^{\circ}$ in the 0.016-inch NiTi wires (p < 0.05). Conclusions: Although the frictional forces of the coated wires with regards to aesthetics were equal to or greater than those of the uncoated wires, a study under similar conditions regarding the oral cavity is needed in order to establish the clinical implications.
The work presented in this paper includes material characterisation and an investigation of suitability in seismic dampers for two commercially available NiTi-alloys, along with a numerical analysis of a new damper system employing composite NiTi-wires. Numerical simulations of the new damper system are conducted, using Brinson's one-dimensional constitutive model for shape memory alloys, with emphasis on the system's energy dissipation capabilities. The two alloys tested showed some unwanted residual strain at temperatures higher than $A_f$, possibly due to stress concentrations near inclusions in the material. These findings show that the alloys are not ideal, but may be employed in a seismic damper if precautions are made. The numerical investigations indicate that using composite NiTi-wires in a seismic damper enhances the energy dissipation capabilities for a wider working temperature range.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.139-144
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2002
Ti-50.9at%Ni wires were welded using pulsed YAG laser. The laser welded wires were tested for investigating the shape memo교 effect and the ability of super elasticity. The fatigue properties of the welded wires were investigated using the rotary bending fatigue tester specially designed for wires. Moreover, the effect of defocusing distance during laser welding on the static and fatigue properties was investigated. The shape memory effect and super elasticity of the laser welded wires were approximately identical with that of base metal at the test temperature below 353K. However, the welded wires were broken within elastic limit at the test temperature above 353k. Under the cyclic bending loading conditions, the welded wires could be useful only below the elastic limit, while the base metal had sufficient fatigue life even the stress induced M-phase region. The fatigue strength of the welded wires was about half of that of the base metal. The deterioration of the static and fatigue properties in the welded wires was proven to be from the large difference of the transformation behavior between the base metal and welded part that is caused by vaporization of Ni-content at the welded part during the welding process. The defocusing distance below 3mm acted more largely on lowering the strength of the welded wires than that of 6mm or 8mm.
Purpose: This study was performed to compare the metal artifacts from common metal orthodontic brackets in magnetic resonance imaging. Material and Methods: A dry mandible with 12 intact premolars was prepared, and was scanned ten times with various types of brackets: American, 3M, Dentaurum, and Masel orthodontic brackets were used, together with either stainless steel (SS) or nickel titanium (NiTi) wires. Subsequently, three different sequences of coronal and axial images were obtained: spin-echo $T_1$-weighted images, fast spin-echo $T_2$-weighted images, and fluid-attenuated inversion recovery images. In each sequence, the two sequential axial and coronal images with the largest signal-void area were selected. The largest diameters of the signal voids in the direction of the X-, Y-, and Z-axes were then measured twice. Finally, the mean linear values associated with different orthodontic brackets were analyzed using one-way analysis of variation, and the results were compared using the independent t-test to assess whether the use of SS or NiTi wires had a significant effect on the images. Results: Statistically significant differences were only observed along the Z-axis among the four different brands of orthodontic brackets with SS wires. A statistically significant difference was observed along all axes among the brackets with NiTi wires. A statistically significant difference was found only along the Z-axis between nickel-free and nickel-containing brackets. Conclusion: With respect to all axes, the 3M bracket was associated with smaller signal-void areas. Overall, the 3M and Dentaurum brackets with NiTi wires induced smaller artifacts along all axes than those with SS wires.
Structural health monitoring and structural vibration control are multidisciplinary and frontier research directions of civil engineering. As intelligent materials that integrate sensing and actuation capabilities, shape memory alloys (SMAs) exhibit multiple excellent characteristics, such as shape memory effect, superelasticity, corrosion resistance, fatigue resistance, and high energy density. Moreover, SMAs possess excellent resistance sensing properties and large deformation ability. Superfine NiTi SMA wires have potential applications in structural health monitoring and micro-drive system. In this study, the mechanical properties and electrical resistance sensing characteristics of superfine NiTi SMA wires were experimentally investigated. The mechanical parameters such as residual strain, hysteretic energy, secant stiffness, and equivalent damping ratio were analyzed at different training strain amplitudes and numbers of loading-unloading cycles. The results demonstrate that the detwinning process shortened with increasing training amplitude, while austenitic mechanical properties were not affected. In addition, superfine SMA wires showed good strain-resistance linear correlation, and the loading rate had little effect on their mechanical properties and electrical resistance sensing characteristics. This study aims to provide an experimental basis for the application of superfine SMA wires in engineering.
NiTi-wire shape memory alloy (SMA) dampers, that utilize NiTi SMA wires to simultaneously damp tension, compression and torsion, was developed for structural control implementation in this study. First, eight reduced-scale NiTi-wire SMA dampers were constructed. Then tension, compression and torsion experiments using the eight reduced-scale NiTi-wire SMA dampers of different specification were done. The experimental results revealed all of the eight reduced-scale NiTi-wire SMA dampers had the ability to simultaneously supply tension-compression damping and torsion damping. Finally, mechanics analysis of the NiTi-wire SMA dampers was done based on a model of the SMA-wire restoring force and on tension-compression and torsion damping analysis. The damping analytical results were found to be similar to the damping experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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