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Effect of Replacing Vanadium by Niobium and Iron on the Tribological Behavior of HIPed Titanium Alloys

Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 2017年第11期30卷 1089-1099页

作者： Mamoun Fellah Linda Aissani Mohammed Abdul Samad Alain Iosts Touhami Mohamed Zine alex montagnes Corinne Nouveau Mechanical Engineering Department ABBES Laghrour University P.O. 1252 40004 Khenchela Algeria Tribology Materials Surface and Interfaces GroupLaboratory of Foundry BADJI Mokhtar University BO 12CP 23000 Annaba Algeria Physics Department ABBES Laghrour University P.O.1252 40004 Khenchela Algeria Mechanical Engineering Department KFUPM Box 1180Dhahran 31261 Kingdom of Saudi Arabia Laboratory of Mechanics Surfaces and Processing Materials ARTS ET METIERS ParisTech Boulevard Louis XIV 859046 Lille Cedex France La.Bo.Ma.P ENSAM Rue Porte de Paris 71250 ClunyFrance

This study aims to examine the effect of replacing vanadium by niobium and iron on the tribological behavior of hot-isostatic-pressed titanium alloy （Ti-6Al-4V） biomaterial, using a ball-on-disk-type oscillating tribometer, under wet conditions using physiological solution in accordance with the ISO7148 standards. The tests were carried out under a normal load of 6 N, with an AISI 52100 grade steel ball as a counter face. The morphological changes and structural evolution of the nanoparticle powders using different milling times （2, 6, 12 and 18 h） were studied. The morphological characterization indicated that the particle and crystallite size continuously decrease with increasing milling time to reach the lowest value of 4 nm at 18-h milling. The friction coefficient and wear rate were lower in the samples milled at 18 h （0.226, 0.297 and 0.423; and 0.66 × 10-2, 0.87 × 10-2 and 1.51 × 10-2 μm3 N-1 i, tm-1） for Ti-6Al-4Fe, Ti-6A1-7Nb and Ti-6Al-4V, respectively. This improvement in friction and wear resistance is attributed to the grain refinement at 18-h milling. The Ti-6Al-4Fe samples showed good tribological performance for all milling times.

关键词： Tribological behavior Titanium alloys Wear testing Nanotribology Milling time Hot isostatic pressing(HIPing)

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