Nitinol is an alloy of nickel and titanium. Nitinol is one of the shape memory alloys(SMA) that are restored to a remembered form, changing the crystal structure at a given temperature. Because of these unique features, it is used in medical devices, high precision sensors, and aerospace industries. However, the conventional method of mechanical machining for nitinol has problems of thermal and residual stress after processing. Therefore, the electrochemical machining(ECM), which does not produce residual stress and thermal deformation, has emerged as an alternative processing technique. In addition, to replace the existing experimental planning methods, this study used deep neural network(DNN), which is the basis for AI. This method was shown to be more useful than conventional method of design of experiments(RSM, Taguchi, Regression) by applying deep neural network(DNN) to electrochemical machining(ECM) and comparing root mean square errors(RMSE). Comparison with actual experimental values has shown that DNN is a more useful method than conventional method. (DOE - RSM, Taguchi, Regression). The result of the machining was accurately and efficiently predicted by applying electrochemical machining(ECM) and deep neural network(DNN) to the shape memory alloy(SMA), which is a hard-mechinability material.
In this article, experimental training of the commercial available shape memory alloy fibre (SMA) fibre under the combined thermomechanical loading is reported. SMA has the ability to sense a small change in temperature (${\geq}10^{\circ}C$) and activated under the external loading and results in shape change. The thermomechanical characteristics of SMA at different temperature and mechanical loading are obtained through an own lab-scale experimental setup. The analysis is conducted for two types of the medium using the liquid nitrogen (cold cycle) and the hot water (heat cycle). The experimental data indicate that SMA act as a normal wire for Martensite phase and activated behavior i.e., regain the original shape during the Austenite phase only. To improve the confidence of such kind of behavior has been verified by inspecting the composition of the wire. The study reveals interesting conclusion i.e., while SMA deviates from the equiatomic structure or consist of foreign materials (carbon and oxygen) except nickel and titanium may affect the phase transformation temperature which shifted the activation phase temperature. Also, the grain structure distortion of SMA wire has been examined via the scanning electron microscope after the thermomechanical cycle loading and discussed in details.
Gehlot, Paras Mull;Manjunath, Vinutha;Manjunath, Mysore Krishnaswamy
Restorative Dentistry and Endodontics
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제41권1호
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pp.6-11
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2016
Objectives: The purpose of this in vitro study was to evaluate the accuracy of working length (WL) determination of four electronic apex locators (EALs), namely, Root ZX (RZX), Elements diagnostic unit and apex locator (ELE), SybronEndo Mini Apex locator (MINI) and Propex pixi (PIXI) using Stainless steel (SS) and nickel-titanium (NiTi) hand files. The null hypothesis was that there was no difference between canal length determination by SS and NiTi files of 4 EALs. Materials and Methods: Sixty extracted, single rooted human teeth were decoronated and the canal orifice flared. The actual length (AL) was assessed visually, and the teeth were embedded in an alginate model. The electronic length (EL) measurements were recorded with all four EALs using SS and NiTi files at '0.5' reading on display. The differences between the AL and EL were compared. Results: The results obtained with each EAL with SS and NiTi files were compared with AL. A paired sample t test showed that there was a statistical significant difference between EAL readings with SS and NiTi files for RZX and MINI (p < 0.05). The accuracy of RZX, ELE, MINI and PIXI within ${\pm}0.5 mm$ of AL with SS/NiTi files were 93.3%/70%, 90%/91.7%, 95%/68.3%, and 83.3%/83.3%, respectively. Conclusions: The results of this study indicate that Root ZX was statistically more accurate with NiTi files compared to SS files, while MINI was statistically more accurate with SS files compared to NiTi files. ELE and PIXI were not affected by the alloy type of the file used to determine WL.
Charlotte Gouedard;Laurent Pino;Reza Arbab-Chirani;Shabnam Arbab-Chirani;Valerie Chevalier
Restorative Dentistry and Endodontics
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제47권2호
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pp.16.1-16.9
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2022
Objectives: This study compared the cyclic fatigue resistance of One Curve (C wire) and F6 Skytaper (conventional austenite nickel-titanium [NiTi]), and 2 instruments with thermos-mechanically treated NiTi: Protaper Next X2 (M wire) and Hyflex CM (CM wire). Materials and Methods: Ten new instruments of each group (size: 0.25 mm, 6% taper in the 3 mm tip region) were tested using a rotary bending machine with a 60° curvature angle and a 5 mm curvature radius, at room temperature. The number of cycles until fracture was recorded. The length of the fractured instruments was measured. The fracture surface of each fragment was examined with a scanning electron microscope (SEM). The data were analyzed using one-way analysis of variance and the post hoc Tukey test. The significance level was set at 0.05. Results: At 60°, One Curve, F6 Skytaper and Hyflex CM had significantly longer fatigue lives than Protaper Next X2 (p < 0.05). No statistically significant differences were found in the cyclic fatigue lives of One Curve, F6 Skytaper, and Hyflex CM (p > 0.05). SEM images of the fracture surfaces of the different instruments showed typical features of fatigue failure. Conclusions: Within the conditions of this study, at 60° and with a 5 mm curvature radius, the cyclic fatigue life of One Curve was not significantly different from those of F6 Skytaper and Hyflex CM. The cyclic fatigue lives of these 3 instruments were statistically significantly longer than that of Protaper Next.
In this study, the soft textile actuator is produced for a smart wearable with the shape memory effects from linear shape memory alloys of Nickel and Titanium using the driving force through the fabrication process. The measurement model was designed to measure dynamic characteristics. The heating method, and memory shape of the linear shape memory alloy were set to measure the operating temperature. A shape memory alloy at 40.13℃, was used to heat the alloy with a power supply for the selective operation and rapid reaction speed. The required amount of current was obtained by calculating the amount of heat and (considering the prevention of overheating) set to 1.3 A. The fabrication process produced a soft textile actuator using a stitching technique for linear shape memory alloys at 0.5 mm intervals in the general fabric. The dynamic characteristics of linear shape memory alloys and actuators were measured and compared. For manufactured soft textile actuators, up to 0.8 N, twice the force of the single linear shape memory alloy, 0.38 N, and the response time was measured at 50 s.
Nickel titanium shape memory alloys (NiTi) have been investigated for applications in the biomedical industry. However, little is known about the influences of surface modifications on the propertise of these alloys. The effect of electropolishing and heat treatments was found to exhibit significant surface roughness. Change of phase was B2, r-phase and B19' by heat treatments. In this study, effect of the electropolishing conditions on surface roughness is investigated in Ni-Ti alloys (Nitinol). Variation in phases with heat treatment temperature is investigated for a Ni-Ti alloy by X-ray diffraction and DSC. Characteristic of the microstructure have been observed by SEM. Surface roughness have been measured by AFM. The results clearly show that significant different in surface property to heat treated at $500^{\circ}C$ (R-phase). $TiO_2$ phases preciritated all of the specimens. It is not good effect of surface roughness because made to surface relief. The surface roughness appears to be important in the property of Ni-Ti alloys for biomedical applications.
Saebyeok, Jeong;Kun-Ho E., Kim;Youngchan, Lee;Dahye, Yoo;Kinam, Hong;Donghyuk, Jung
Earthquakes and Structures
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제23권5호
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pp.431-444
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2022
The unique thermomechanical properties of shape memory alloys (SMAs) make it a versatile material for strengthening and repairing structures. In particular, several research studies have already demonstrated the effectiveness of using the heat activated shape memory effect of nickel-titanium (Ni-Ti) based SMAs to actively confine concrete members. Despite the proven effectiveness and wide commercial availability of Ni-Ti SMAs, however, their high cost remains a major obstacle for applications in real structural engineering projects. In this study, the shape memory effect of a new, much more economical iron-based SMA (Fe-SMA) is characterized and the compressive behavior of concrete confined with Fe-SMA strips is investigated. Tests showed the Fe-SMA strips used in this study are capable of developing high levels of recovery stress and can be easily formed into hoops to provide effective active and passive confining pressure to concrete members. Compared to concrete cylinders confined with conventional carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) composites, Fe-SMA confinement yielded significantly higher compressive deformation capacity and residual strength. Overall, the compressive behavior of Fe-SMA confined concrete was comparable to that of Ni-Ti SMA confined concrete. This study clearly shows the potential for Fe-SMA as a robust and cost-effective strengthening solution for concrete structures and opens possibilities for more practical applications.
The Human Sensory Feedback Laboratory, park of the Armstrong Laboratory at Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, is involved in the development and evaluation of systems that provide sensory feedback to the human operator in telerobotic and virtual environment applications. Specific projects underway in the laboratory are primarily concerned with the information provided by force and vibrotactile feedback to the operator in dextrous manipulation tasks. Four specific research projects are described in the present report. These include : 1) experiments evaluating a 30-element fingertip display, which employs a titanium-nickel shape memory alloy actuator design to provide vibrotactile feedback about object shape and surface texture ; 2) of a fingertip force-feedback display for 3-dimensional information about object shape and suface texture ; 3) use of a force- feedback joystic to provide "force tunnel" information in pilot pursuit tracking tasks ; and 4) evaluations of a 7 degree-of-freedom exoskeleton used to control a robotic arm. Both basic and applied research questions are discussed.
Thin films of Ti-Ni alloy were formed by sputtering under various Ar gas pressures and r. f. powers to investigate the optimum sputtering conditions and to demonstrate their shape memory effect. The composition and structure of the films were examined by electron micro-probe analysis and scanning electron microscope. These films were annealed in order to crystallize them. The mechanical property of the annealed films was evaluated by a conventional bending test. The transformation tmeperatures were determined by differential scanning calorimetry. The shape memory behaviour was examined quantiatatively by changing in sample temperature under various constant loads. It was found that the Ar gas pressure had a critical effect on the mechanical property of the thin film,s although the r.f. power also affected it. The films formed at a high Ar gas pressure were too brittle to be bent successfully. However, the films formed at a low Ar gas pressur could be bent and their shape memory behavior was found to be comparable with that of bulk Ti-Ni alloys.
Self-expandable metal stent (SEMS) is effective for biliary drainage, especially in pancreaticobiliary cancer. The mechanical properties, material, and design of SEMS are important in preventing recurrent biliary obstruction and complication. Radial and chronic expansion forces play roles in preventing stent migration and collapse. Complications, such as stent impaction, cholecystitis, and pancreatitis, were related to the axial force. The nickel-titanium alloy shows more flexibility, conformability, and optimal axial force compared to previously used stainless steel. Additionally, the stent structure affected the mechanical properties of SEMS. Therefore, understanding the mechanical properties, material, and design of SEMS will provide the best outcome for biliary drainage, as well as better SEMS development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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