This study aims to find the shapes of an end-mill with low cutting temperature during the end-mill process of Ti-6Al-4V alloy. Such ${\alpha}-{\beta}$ titanium alloys are increasingly more used for their high tensile strength and high corrosion resistance. The cutting characteristics of Ti-6Al-4V alloy were studied using an analytical method validated by comparing the estimated cutting resistance with that from experiments. The end-mill shape was analyzed using an experimental method. The end-mill shape with low cutting resistance and low cutting temperature was confirmed by analyzing the signal-to-noise ratios for various conditions. Then, the factors with significance factor of 95% or more were determined in the variance analysis. Finally, an end-mill shape that can ensure a low cutting temperature was proposed.
Additively manufactured (AM) Ti-6Al-4V alloys exhibit a dominant acicular martensite phase (α'), which is characterized by an unstable energy state and highly localized corrosion susceptibility. Electrochemical critical localized corrosion temperature (E-CLCT, ISO 22910: 2020) and electrochemical critical localized corrosion potential (E-CLCP, ISO AWI 4631: 2021) were measured to analyze the localized corrosion resistance of the AM Ti-6Al-4V alloy. Although E-CLCP was measured under mild corrosive conditions such as human body, the validity of evaluating localized corrosion resistance of AM titanium alloys was demonstrated by comparison with E-CLCT. However, the mechanisms of resistance to localized corrosion on the as-received and heat-treated AM Ti-6Al-4V alloys under E-CLCT and E-CLCP differ at various temperatures because of differences in properties under localized corrosion and repassivation. The E-CLCT is mainly measured for initiation of localized corrosion on the AM titanium alloys based on temperature, whereas the E-CLCP yields repassivation potential of re-generated passive films of AM titanium alloys after breaking down.
This article describes the basic technical concepts for applying the friction stir welding (FSW) process to titanium and its alloys. Titanium and its alloys are demanding applications of FSW. During FSW, a protective atmosphere is needed at the welding region to prevent the joints from oxidation due to the absorption of interstitial elements (O, N, and H) at high temperature. The process parameters for FSW have great influence on the microstructure and properties of the joints. No phase transformation occurred in CP Ti because FSW was achieved below the ${\beta}$-transus temperature. Therefore, the mechanical properties of the joints with CP Ti were governed by recrystallization and grain refinement. Furthermore, the strong crystallographic texture indicating <0001>//ND formed in the stir zone. On the other hands, the phase transformation occurred in Ti-6Al-4V alloy because the process temperature reached above ${\beta}$-transus temperature. For this reason, the mechanical properties of the joints with Ti-6Al-4V alloy were altered by not only recry stallization and grain refinement but also phase transformation during FSW. Engineers who want to get sound FSW joints with Ti-6Al-4V alloy have to pay attention to the control about process conditions.
The results from a systematic study of the response of a Ti-6Al-4V alloy under quasi-static and dynamic loading at different strain rates and temperatures are presented. It has been shown that the work-hardening rate decreased as the strain rate and the strain increased. The correlations and predictions using modified KHL (Khan-Huang-Liang) viscoplastic constitutive model are compared with those from JC (Johnson-Cook) model and experimental observations. Overall, KHL model correlations and predictions compared much more favorably than the corresponding JC model predictions and correlations.
Kim, Young-Min;Vang, Mong-Sook;Yang, Hong-So;Park, Sang-Won;Lim, Hyun-Pil
The Journal of Advanced Prosthodontics
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제1권1호
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pp.56-61
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2009
STATEMENT OF PROBLEM. The success of titanium implants is due to osseointegration or the direct contact of the implant surface and bone without a fibrous connective tissue interface. PURPOSE. The purpose of this study was to evaluate the osteoblast precursor response to titanium-10 tantalum-10 niobium(Ti-Ta-Nb) alloy and its sputtered coating. MATERIAL AND METHODS. Ti-Ta-Nb coatings were sputtered onto the Ti-Ta-Nb disks. Ti6-Al-4V alloy disks were used as controls. An osteoblast precursor cell line, were used to evaluate the cell responses to the 3 groups. Cell attachment was measured using coulter counter and the cell morphology during attachment period was observed using fluorescent microscopy. Cell culture was performed at 4, 8, 12 and 16 days. RESULTS. The sputtered Ti-Ta-Nb coatings consisted of dense nanoscale grains in the range of 30 to 100 nm with alpha-Ti crystal structure. The Ti-Ta-Nb disks and its sputtered nanoscale coatings exhibited greater hydrophilicity and rougher surfaces compared to the Ti-6Al-4V disks. The sputtered nanoscale Ti-Ta-Nb coatings exhibited significantly greater cell attachment compared to Ti-6Al-4V and Ti-Ta-Nb disks. Nanoscale Ti-Ta-Nb coatings exhibited significantly greater ALP specific activity and total protein production compared to the other 2 groups CONCLUSIONS. It was concluded that nanoscale Ti-Ta-Nb coatings enhance cell adhesion. In addition, Ti-Ta-Nb alloy and its nanoscale coatings enhanced osteoblast differentiation, but did not support osteoblast precursor proliferation compared to Ti-6Al-4V. These results indicate that the new developed Ti-Ta-Nb alloy and its nanoscale Ti-Ta-Nb coatings may be useful as an implant material.
Titanium is one of the most attractive materials due to their superior properties of high specific strength and excellent corrosion resistance. The applications in aerospace and medical industries demand machining process more frequently to obtain more precise products. Machining of titanium is faced with strong challenges such as increased component complexity i.e. airframe components manufacturing processes. The machining cost on titanium have traditionally demanded high cutting tool consumable cost and slow machining cycle times. Similarly, the high wear of the cutting tools restricts the cutting process capabilities. Titanium screws applied to fasten parts In the several corrosion environment. In the thread cutting of titanium alloys, the key point for successful work is to select proper cutting methods and tool materials. This study suggests a guidance fur selecting the cutting methods and the tool materials to improve thread quality and productivity. Some experiments investigate surface roughnesses, cutting forces and tool wear with change of various cutting parameters including tool materials, cutting methods, cutting speed. As the results, the P10 type insert tip was assured of the best for thread cutting of Ti-6Al-4V titanium alloy. Also the initial depth of infeed was desirable to use the value below 0.5mm as the uniform cutting area method is applied.
The characteristics of mechanical behavior were estimated for Ti-6Al-4V alloy with four kinds of microstructure prepared with heat treatments. For this study, impact test, tensile test and fatigue crack growth test were performed, and then compared mechanical properties on the four microstructures. Furthermore, for quantitative evaluation, fractal dimensions of crack pass were obtained using the box counting method. The main results obtained are summarized as follows. (1) The microstructures exhibited equiaxed microstructure, bimodal-microstructure and lamellar microstructure by heat treatment. (2) The impact absorbed energy and elongation is superior in the bimodal-microstructure, and the hardness and tensile strength are superior in the lamellar microstructure. (3) The fatigue crack growth rate is similar to all microstructures in the low ${\Delta}K$ region. The fatigue crack growth rate of equiaxed microstructure is fastest, and that of lamellar microstructure is lowest in the high ${\Delta}K$ region. (4) The fractal dimension D of lamellar microstructure is higher then that of the equiaxed microstructure and bimodal microstructure.
This study presents the wear characteristics of Ti alloys (Pure Ti, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn) fabricated by centrifugal precision casting in an Ohara dental titanium casting machine. It was found that the hardness of the surface region is higher than that of the interior region. It is considered that the oxygen adsorption in the surface region during casting, leads to the interstitial solid solution hardening. Wear resistance incerases in the order of pure Ti, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn alloys. The interior hardness value increases in the same order. The specific wear rate increases with applied load and increases monotonously with sliding speed. The Fe transfer from the counterpart material was observed on the worn surface of the Ti-5Al-2.5Sn alloy. Oxidative wear occurs at low sliding speeds and mechanical fracture wear occurs at high sliding speeds.
Electron beam weldability was investigated for 1mm thick cold rolled sheets of commercially pure grade titanium and Ti-6Al-4V alloy. Accelerating voltage of 40kV, beam current of 6mA, and weld speed of 0.8m/min was used and focal position of focused electron beam was just on the surface of workpiece. Microstructure of weld metal, the heat affected zone and base metal was observed using optical microscope. Vickers hardness was measured across the welds and the transverse tensile test was carried out. Hydroformability test was also carried out for the butt welded coupons of commercially pure grade titanium. For the electron beam welded C P Ti, the average grain size was equiaxed $\alpha(15{\sim}25{\mu}m)$ for base metal, coarse equiaxed $\alpha(80{\sim}200{\mu}m)$ for weld metal and annealed and enlarged grain($40{\sim}120{\mu}m$) for the HAZ. The vickers hardness of C P Ti was $180{\sim}200Hv$ for base metal, and $160{\sim}180Hv$ for the weld metal and the HAZ. For the electron beam welded Ti-6Al-4V alloy, the vickers hardness was 360Hv for the base metal, abd $400{\sim}425Hv$ for the weld metal and the HAZ. All the failure occurred at the base metal, when the transverse weld tensile test was carried out for both electron beam welded C P Ti and Ti-6Al-4V alloy. The formability of electron beam welded C P Ti was decreased compared with that of C P Ti base alloy.
β titanium alloys containing β stabilizing elements such as V, Nb, Ta, Mo and Fe are widely used etc, due to their excellent specific strength, corrosion resistance, fatigue strength and easy formability. New metastable β titanium alloys are developed containing low-cost elements (Mo and Fe) in this study. Fe element is a strong β-stabilizer which can affect the mechanical and electrochemical properties of Ti-5Mo-xFe (x = 1, 4 wt%) alloys. These properties were analyzed in connection with microstructure and phase distribution. Ti-5Mo-4Fe alloy showed higher compression yield stress and maximum stress than Ti-5Mo-1Fe alloy due to solid-solution hardening and grain refinement hardening effect. As Fe element increased, Fe oxide formation and reduction of ${\bar{Bo}}$ (bond order) value affect the decrease of corrosion resistance. Ti-5Mo-xFe alloys were more excellent than Ti-6Al-4V ELI alloy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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