Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Ti-Nb alloys modified with molybdenum and tin produced by mechanical alloying and powder consolidation

Katarzyna Fil

Abstract

Potential biomedical applications of Ti-Nb alloys are the reason for the growing interest in these alloys. This paper deals with fabrication of a β-type Ti-Nb alloys by mechanical alloying technique. Two-component Ti-45Nb alloy and modified with molybdenum and tin (as the β-stabilizing elements) alloys were prepared by mechanical alloying. Mo and Sn addition (5, 10 and 20 at.%) was associated with a decrease of Nb amount. Thus, it was possible to investigate the influence of Mo and Sn on the mechanical alloying process and the kinetics of the formation of a single-phase Ti-Nb alloys. The powders produced by mechanical alloying were consolidated by uniaxial cold pressing and sintered with sodium chloride to obtain porous structure with the porosity volume of about 60% (the requirements for biomaterials). Powder and sinters were characterized using various experimental techniques : X-Ray Diffraction, scanning electron microscopy and analysis of chemical composition by X-Ray Fluorescence. The density and porosity was measured by Archimedes method. It has been demonstrated that it is possible to prepare porous Ti-Nb-based alloys by mechanical alloying and sintering. It was observed that Mo addition provides better stabilization of β-phase than Sn. Furthermore, NaCl as a space holder leads to the porous structure with porosity of about 55%. However, selection of sintering parameters, especially cooling conditions, needs further studies to eliminate the formation of undesirable phases observed in the above-mentioned alloys.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Katarzyna Fil (FMSE) Katarzyna Fil,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Stopy Ti-Nb modyfikowane molibdenem i cyną wytwarzane metodą mechanicznej syntezy i konsolidacji proszków
Supervisor
Dariusz Oleszak (FMSE/DCFM) Dariusz Oleszak,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
04-02-2016
Issue date (year)
2016
Internal identifier
IM-D.002003
Reviewers
Halina Garbacz (FMSE/DMD) Halina Garbacz,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
stopy tytanu, mechaniczna synteza, dyfrakcja rentgenowska, spiekanie
Keywords in English
titanium alloys, Mechanical Alloying, X-Ray Diffraction, sintering
Abstract in Polish
Zainteresowanie jednofazowymi stopami na osnowie Ti o strukturze roztworu stałego β wynika z ich potencjalnych zastosowań biomedycznych. Niniejsza praca przedstawia wyniki badań dotyczących wytworzenia wspomnianych powyżej stopów jednofazowych. Stop dwuskładnikowy Ti-45Nb oraz stopy trójskładnikowe modyfikowane molibdenem i cyną (jako pierwiastkami stabilizującymi fazę β) wytworzono metodą mechanicznej syntezy. Dodatki stopowe (Mo i Sn) wprowadzano do stopu kosztem zmniejszenia ilości niobu o odpowiednio : 5, 10 oraz 20% at. Możliwe było zatem określenie wpływu Mo i Sn na przebieg procesu mechanicznej syntezy i kinetykę tworzenia się wspomnianych powyżej stopów o strukturze roztworu stałego. Proszki wytworzone w procesie mechanicznej syntezy poddano następnie jednoosiowemu prasowaniu na zimno oraz spiekaniu z udziałem chlorku sodu w celu uzyskania spieków z porowatością na poziomie narzuconym przez wymagania dotyczące biomateriałów (~ 60%). Przeprowadzone badania wymagały zastosowania różnych technik badawczych umożliwiających charakteryzację zarówno proszków, jak i spieków. W tym celu wykorzystano dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego, elektronową mikroskopię skanin-gową, mikrokalorymetrię różnicową, analizę składu chemicznego metodą fluorescencyjną oraz pomiary gęstości i porowatości w oparciu o metodę Archimedesa. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, iż zaproponowana metoda wytwarzania i dalszej obróbki z powodzeniem prowadzi do uzyskania wspomnianych wcześniej stopów na osnowie Ti. Zaobserwowano także, że lepszą stabilizację fazy β zapewnia dodatek molibdenu. Ponadto, obecność NaCl podczas spiekania umożliwiło uzyskanie porowatych próbek o wartości porowatości około 55%. Dalszych badań wymaga jednak dobór parametrów spiekania oraz chłodzenia po spiekaniu, by wyeliminować powstawanie niepożądanych faz, zaobserwowanych podczas realizacji niniejszej pracy.
File
  • File: 1
    Praca_inżynierska_Katarzyna_Fil.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8022

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf298021084f84937853d9a4d2473b395/
URN
urn:pw-repo:WUTf298021084f84937853d9a4d2473b395

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page