Effects of Dextrose and Lipopolysaccharide on the Corrosion Behavior of a Ti-6Al-4V Alloy with a Smooth Surface or Treated with Double-Acid-Etching

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Corrosion kinetics and topography analysis of Ti-6Al-4V alloy subjected to different mouthwash solutions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Corrosion-fatigue life of commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloys in different storage environments

Statement of problem. Removable partial dentures are affected by fatigue because of the cyclic mechanism of the masticatory system ansi frequent insertion and removal. Titanium and its alloys have been used in the manufacture of denture frameworks; however, preventive agents with fluorides are thought to attack titanium alloy surfaces.Purpose. This study evaluated, compared, analyzed the corrosion-fatigue life of commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloy in different storage environments.Material and methods. For each metal, 33 dumbbell rods, 2.3 mm in diameter at the central segment, were cast in the Rematitan system. Corrosion-fatigue strength test was carried out through a universal testing machine with a load 30% lon er than the 0.2% offset yield strength and a combined influence of different: environments: in air at room temperature, with synthetic saliva, and with fluoride synthetic saliva. After failure, the number of cycles were recorded, and fracture surfaces were examined with on SEM.Results. ANOVA and Tukey's multiple comparison rest indicated that Ti-6Al-4V alloy achieved 21,269 cycles (SD = 8,355) against 19,157 cycles (SD = 3,624) for the commercially purr Ti. There were no significant differences between either metal in the corrosion-fatigue life for dry specimens, but when the solutions were present, the fatigue life was significantly reduced, probably because of the product-ion of corrosion pits caused by superficial reactions.

Modificação da superfície do titânio e de sua liga Ti-6Al-4V por recobrimento com TiO2 e hidroxiapatita

In this work, the influence of modifications of the cp-Ti and Ti 6Al 4V alloy, by treating the surface with NaOH and depositing titanium oxide and hydroxyapatite by sol-gel method, on their biocompatibility was studied. The coatings were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction which showed that the coatings on Ti 6Al 4V are better than on cp-Ti. Adhesion tests showed that adhesion strength of the coatings on cp-Ti substrate is less than on Ti 6Al 4V as well as cytotoxicity for L929 fibroblast cells is higher

The effect of thermal cycling on the shear bond strength of porcelain/Ti-6Al-4V interfaces

The aim of the study was to evaluate the effect of thermal cycling on the shear bond strength of the porcelain/Ti-6Al-4V interfaces prepared by two different processing routes and metallic surface conditions. Polished and SiO2 particle abraded Ti-6Al-4V alloy and Triceram bonder porcelain were used to produce the interfaces. Porcelain-to-metal specimens were processed by conventional furnace firing and hot pressing. Thermal cycling was performed in Fusayama's artificial saliva for 5000 cycles between 5 +/- 1 and 60 +/- 2 degrees C. After thermal cycling, shear bond tests were carried out by using a custom-made stainless steel apparatus. The results were analyzed using t-Student test and non-parametric Kruskal-Wallis test (p<0.01). Most of the polished-fired specimens were fractured during thermal cycling; thus, it was not possible to obtain the shear bond strength results for this group. Sandblasted-fired, polished-hot pressed, and sandblasted-hot pressed specimens presented the shear bond strength values of 76.2 +/- 15.9, 52.2 +/- 23.6, and 59.9 +/- 22.0 MPa, respectively. Statistical analysis indicated that thermal cycling affected the polished specimens processed by firing, whereas a significant difference was not observed on the other groups. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudo da aplicação de mínima quantidade de fluido no fresamento de acabamento da liga Ti-6Al-4V

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Influência dos tratamentos térmicos na microestrutura e nos micromecanismos de fratura da liga ti-6al-4v produzida por sinterização direta de metal por laser (DMLS)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

L’influenza del trattamento superficiale di pallinatura sulle prestazioni a fatica della lega Ti-6Al-4V

In questa tesi sono stati studiati i dati presenti in letteratura sugli gli effetti benefici sulla vita a fatica della lega Ti6Al4V del processo di pallinatura,con particolare interesse agli effetti sul processo della dimensione dei pallini e della durata del processo. Inoltre si sono analizzati i dati di letteratura riguardanti l'incremento di vita a fatica della lega Ti6Al4V ottenuto tramite il processo di ripallinatura e la relazione tra pallinatura,ripallinatura e fretting fatigue. Infine sono stati esaminati i dati sul comportamento a fatica della lega Ti6Al4V grado ELI per uso biomedico sottoposta a carico oligociclico ed ad alto numero di cicli.

Osteoblast Response to Commercially Available Ti-6Al-4V and Novel Porous Tantalum. In Vitro Biocompatibility Studies

The response of human osteoblasts to materials is crucial for evaluating biocompatibility of an implant material for bone defects. Previous work in our lab demonstrated that the response of human osteoblasts to orthopaedic and dental materials in vitro varies depending on the sex and age of the patient [1]. Osteoblasts from female patients older than 60 years old, adhered less and produced less matrix proteins and calcification than osteoblasts from younger female patients and all ages of male patients. Recently developed, porous tantalum demonstrates improved biomechanical properties for bone and good biocompatibility in in vivo human studies, however there are few, if any, in vitro biocompatibility studies on this material. In this project, we aimed to compare the phenotypic expression of human osteoblasts from young and old female patients to commercially available Ti-6Al-4V and porous tantalum in a well-developed in vitro system. 1. Zhang H, Lewis CG, Aronow MS, Gronowicz G. The effect of patient age on human osteoblasts’ response to Ti-6Al-4V implants in vitro. J. Orthop. Res. 2004;22(1):30-8.

Avaliação de massa e rugosidade superficial de pastilhas de Ti-6Al-4V com aplicação de nanopartículas de prata submetidos ao teste de escovação

Este estudo teve por objetivo avaliar a variação da massa e rugosidade de pastilhas de Ti-6Al-4V com e sem aplicação superficial de nanopartículas de prata coloidal (BSafe®) de dimensões 1,5 cm; 0,5 cm e 0,2 cm, submetidas à teste de escovação e imersão pelo período experimental de 10 anos. No teste de escovação, quinze espécimes de Ti-6Al-4V (TE), quinze com B-Safe® (BE) e quinze de PMMA (PE) como controle foram subdivididos em três condições de escovação: dentifrício comum (DC), dentifrício experimental (DE) e controle com água destilada (H2O) por 200 mil ciclos em máquina de escovação. Os resultados foram submetidos ao teste ANOVA a 2 critérios (condição de escovação e ciclos) e teste de Tukey (α=0,05) para comparações múltiplas. Foi observada variação de massa apenas quando a condição de escovação foi DC nos espécimes do grupo PE e TE. Houve diferença estatisticamente significante nos valores da variação de rugosidade no grupo TE e PE quando a condição de escovação foi DC; no grupo BE, houve diferença quando a condição foi DC e DE, porém em DE houve redução dos valores médios. No teste de imersão, objetivando analisar a ação dos dentifrícios sem o atrito das cerdas, seis espécimes de Ti-6Al-4V (TI) e seis com B-Safe® (BI) foram subdivididos em três condições de imersão: DC, DE e H2O pelo período de 244 horas. Os resultados foram submetidos ao teste t de student pareado. Não foi observada diferença estatística entre as variações de massa e rugosidade de nenhum dos corpos de prova após o teste. Complementar aos ensaios, foi realizado um protocolo de desinfecção com terapia fotodinâmica com azul de metileno pelo período de 4 semanas nos espécimes escovados. Após todos os testes, foi realizada espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) para caracterização dos elementos químicos presentes nos espécimes, onde não se observou variações. Os resultados sugerem que o DE é mais indicado para utilização com implantes, enquanto DC apresenta um poder abrasivo capaz de danificar a superfície do Ti-6Al- 4V. Não foi observado nenhum indício de corrosão em nenhum grupo testado.

Avaliação do processamento por atrito linear em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V.

Esta tese tem por objetivo a aplicação do processamento por atrito linear na liga de titânio Ti-6Al-4V. Derivado da solda por atrito linear, é um processo recente desenvolvido na década de 90 para união de alumínio. Sua aplicação em outros tipos de materiais como aços e ligas de alto desempenho, em especial o titânio, tem interessado a industria. A metodologia utilizada nesta tese para avaliar o processamento por atrito linear, consistiu na execução de ensaios mecânicos de tração em condições mistas em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V. A máquina utilizada para o processamento das chapas foi um centro de usinagem CNC convencional, adaptado com dispositivos especiais. Além dos ensaios de tração em condições mistas, foram executadas medições de microdurezas nas regiões atingidas pelo processo, avaliação das microestruturas resultantes e medições de tensão residual para uma caracterização mais ampla do processo. As microestruturas na região processada são caracterizadas por uma estrutura totalmente transformada. As temperaturas de pico na região processada excederam a temperatura -transus durante o processamento e a transformação da fase + ocorreu durante a fase de resfriamento. A transformação da fase para resultou na formação de agulhas de fase nos contornos e pelo interior dos grãos da fase . Pequenas regiões com estrutura equiaxial de grãos ( globular) foram observados na zona de processamento. A abordagem dos resultados quantitativos foi feita de forma estatística, visando identificar os parâmetros de maior interação com os resultados observados. Foi identificado nesta tese que a rotação da ferramenta apresentou a maior influência nos resultados de tensão residual, microdureza e tensão de escoamento. Uma importante contribuição à modelagem da tensão de escoamento para materiais anisotrópicos é proposta, baseado em um critério de escoamento ortotrópico. Equações complementares baseadas nos testes mistos de tração e cisalhamento são propostas para modificar o modelo ortotrópico. O intuito deste modelo é indicar em que condições o material tem seu regime de escoamento atingido, podendo servir de base para simulações práticas de peças em condições similares.

In-Vivo Corrosion and Fretting of Modular TI-6AL-4V/CO-CR-MO Hip Prostheses: The Influence of Microstructure and Design Parameters

The purpose of this study was to evaluate the incidence of corrosion and fretting in 48 retrieved titanium-6aluminum-4vanadium and/or cobalt-chromium-molybdenum modular total hip prosthesis with respect to alloy material microstructure and design parameters. The results revealed vastly different performance results for the wide array of microstructures examined. Severe corrosion/fretting was seen in 100% of as-cast, 24% of low carbon wrought, 9% of high carbon wrought and 5% of solution heat treated cobalt-chrome. Severe corrosion/fretting was observed in 60% of Ti-6Al-4V components. Design features which allow for fluid entry and stagnation, amplification of contact pressure and/or increased micromotion were also shown to play a role. 75% of prosthesis with high femoral head-trunnion offset exhibited poor performance compared to 15% with a low offset. Large femoral heads (>32mm) did not exhibit poor corrosion or fretting. Implantation time was not sufficient to cause poor performance; 54% of prosthesis with greater than 10 years in-vivo demonstrated none or mild corrosion/fretting.

FEM Analysis to Optimally Design End Mill cutters for Milling of Ti-6Al-4V

This paper presents an FEM analysis conducted for optimally designing end mill cutters through verifying the cutting tool forces and stresses for milling Titanium alloy Ti-6Al-4 V. Initially, the theoretical tool forces are calculated by considering the cutting edge on a cutting tool as the curve of an intersection over a spherical/flat surface based on the model developed by Lee & Altinas [1]. Considering the lowest tool forces the cutting tool parameters are taken and optimal design of end mill is decided for different sizes. Then the 3D CAD models of the end mills are developed and used for Finite Element Method to verify the cutting forces for milling Ti-6Al-4 V. The cutting tool forces, stress, strain concentration (s), tool wear, and temperature of the cutting tool with the different geometric shapes are simulated considering Ti-6Al-4 V as work piece material. Finally, the simulated and theoretical values are compared and the optimal design of cutting tool for different sizes are validated. The present approach considers to improve the quality of machining surface and tool life with effects of the various parameters concerning the oblique cutting process namely axial, radial and tangential forces. Various simulated test cases are presented to highlight the approach on optimally designing end mill cutters.