Defect structure and phase transformations in fine grained biomedical titanium alloys
Project goals
Proposed project aims on investigating phase transformations in ultra-fine grained (UFG) biocompatible beta-Ti alloys considered for load-bearing biomedical applications, e.g. orthopaedic implants. Surprisingly, very limited amount of studies describes UFG beta-Ti alloys, despite the ultimate practical goal is clear and sound – to prepare biocompatible material with low elastic modulus and sufficient strength. In this project, two UFG beta-Ti alloys will be prepared by severe plastic deformation methods and also by powder metallurgy utilizing cryogenic milling and spark plasma sintering. Microstructure and defect structure will be characterized by top-class experimental techniques. Phase transformations during heating will be thoroughly studied ex-situ and in-situ. Focal point of the project is to describe the effect of severely deformed UFG structure with high concentration of defects on kinetics of phase transformations and on morphology of evolving precipitates. Possible approaches to develop UFG β-Ti alloy with desired properties will be discussed.
Keywords
titanium alloysultra-fine grained materialsphase transformationsprecipitationbiomaterials
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 3 (SGA0201700002)
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-20700Y
Alternative language
Project name in Czech
Struktura defektů a fázové transformace v jemnozrnných biokompatibilních slitinách titanu
Annotation in Czech
Cílem projektu je studium fázových transformací v ultra-jemnozrnných biokompatibilních beta-slitinách titanu využitelných v medicíně. Překvapivě existuje jen omezené množství studií zabývajících se těmito materiály, přestože praktický cíl je zřejmý a významný – připravit biokompatibilní materiál s nízkým modulem pružnosti a dostatečnou pevností. V rámci projektu budou připraveny dvě ultra-jemnozrnné beta-slitiny titanu, a to metodami intenzivní plastické deformace a také práškovou metalurgií pomocí kryogenního mletí a slinování elektrickým proudem. Mikrostruktura a struktura defektů budou experimentálně studovány moderními technikami. Fázové transformace během žíhání budou podrobně zkoumány ex-situ a in-situ metodami. Těžištěm projektu je pokročilý popis vlivu deformované ultra-jemnozrnné struktury s vysokou koncentrací defektů na kinetiku fázových transformací a na morfologii vznikajících precipitátů. V závěru řešení projektu budou navrženy perspektivní ultra-jemnozrnné beta-Ti slitiny pro využití v medicíně a postupy jejich přípravy.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The successful results were obtained in the cases of α phase precipitation in Ti15Mo alloy prepared by HPT and ECAP, spark plasma sintering of Ti alloys and preparation of Ti-Nb-Ta-Zr-O alloys. Five PhD students were involved in the project. Six foreign institutions were included into the cooperation. The results were published in 13 articles of impacted journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 6, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GJ-U/04:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
4,917 thou. CZK
Public financial support
4,917 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
4 917 CZK thou.
Public support
4 917 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JG - Metallurgy, metal materials
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019