생체용 Til-X-ZrX합금의 기계적 성질과 내부식성
Mechanical Properties and Corrosion Resistance of Til-X- ZrX Alloys for Biomedical Implants
소속 상세정보
정종현/Jong-Hyun Jung
백승남/노학/고영무/Seung-Nam Baek/Hak Noh/Yeong-Mu Ko
KMID : 0362219980250010075
Abstract
결론
세포독성이 보고되지 않고 생체적합성이 우수한 Ti와 Zr을 기본조성으로 충분한 강도와
내부식성을 지닌 생체용 Ti-Zr합금을 개발하기 위한 기초실험으로 Til-X
-ZrX합금에 대한 주조상태와 주조후 균질화처리상태에서의 경도 및 내부식성
을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. Til-X-ZrX합금들의 미세조직을 관찰한 결과, 순Ti와 순Zr
을 제외하고 l8wt%Zr,24wt%Zr,48wt%Zr을 함유한 합금들에서 균질화처리 유무에 관계없이
마르텐사이트조직이 나타났다.
2. Til-X-ZrX합금들의 주조조직과 균질화처리조직은
48wt%Zr합금에서 가장 미세화 되었다.
3. 48∼60wt%Zr을 함유한 합금들이 균질화처리 유무에 관계없이 경도값은 순Ti나 다른
조성의 합금들에 비해 높게 나타났다. 이는 전율고용형 합금의 경우 기계적, 물리적 성질은
양 성분 금속의 원자가 50:50으로 혼합되어 있을 때 변화가 가장 크게 나타나기 때문으로
생각되며 금속결정 중에 서로 다른 원자가 치환형으로 고용되어 있을 때 치환형 용질원자와
전위간의 탄성적 상호작용에 의한 고용강화 및 조직의 미세화에 기인한 것으로 생각된다.
4. Til-X-ZrX합금들에서 Zr함량 증가에 따른 내부식성을 관
찰한 결과, 순Ti 및 6wt%Zr, l2wt%Zr, l8wt%Zr, 36wt%Zr을 함유한 합금들의 내부식성이
42wt%Zr을 함유한 합금 및 순Zr, 스테인레스강(SUS316L)보다 우수하게 나타났다.
5. Til-X-ZrX합금들의 경도, 조직 및 내부식성은 열처리 유
무에 관계없이 주조상태와 균질화처리한 상태에서 비슷하게 나타났다.
While titanium and its alloys has been well studied for a long time, new interest in
these materials and their properties has arisen in recent with respect to their application
as biomedical metallic materials. For practical purposes, the following performances are
essential for biomaterials.
(1) low specific gravity
(2) high corrosion resistance
(3) good biostability and biocompatibility
(4) sufficient mechanical properties
(5) non-toxicity
To develop biomedical implant materials having all the properties mentioned above,
new titanium-zirconium alloys were prepared in this study. Mechanical properties and
corrosion resistance were then investigated for as-cast and as-homogeneized
Til-X-ZrX alloys in order to reveal their possible use for
biomaterials. From the experiments, the following results are obtained :
1. No martensite structure are observed in the specimens made of pure Ti and Zr. In
contrast them, Ti-Zr alloys containing 18wt%Zr, 24wt%Zr and 48wt%Zr show a kind of
martensite structure regardless heat treatment.
2. Fineness of structures for as-cast alloys seems to vary with alloy composition.
Ti-Zr alloy containing 48wt%Zr shows the finest microstructure.
3. Hardness of Ti-Zr alloys shows continuous change through the system and the
alloys containing 48 to 60wt%Zr indicate higher hardness compared with those of pure
Ti and other alloys. It is well blown that hardness is usually changed with
substitutional atoms, and effect of solute atom on hardness is greatest with an
equi-atomic composition. The greatest hardness which was obtained in Ti-Zr alloys
containing 48 to 6owt%Zr is therefore reasonable. Also, enhanced hardness can be
explained on elastic interaction between dislocation and substitutional solute atoms in
crystal structure and on fineness of structure.
4. Pure Ti and alloys containing 6wt%Zr 12wt%Zr, 18wt%Zr, 36wt%Zr show better
corrosion resistance compared with those of pure Zr, stainless steel(SUS 316L) and the
Ti-Zr alloy containing 48wt%Zr.
5. Comparing hardness, microstructure and corrosion resistance of
Til-X-ZrX alloys, no large differences between as-cast and
as-homogenized alloys are seen
biomedical implants; corrosion resistance; mechanical properties; martensite structure; elastic interaction fineness of structure;
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