TY - JOUR A1 - Obrosov, Aleksei A1 - Fallah, Mamoun A1 - Hezil, Naouel A1 - Bouras, Dikra A1 - Bouchareb, Nabila A1 - Perez Larios, Alejandro A1 - El-Hiti, Gamal A. A1 - Weiß, Sabine T1 - Investigating the effect of Zr content on electrochemical and tribological properties of newly developed near β-type Ti-alloys (Ti–25Nb-xZr) for biomedical applications T1 - Untersuchung der Auswirkung des Zr-Gehalts auf die elektrochemischen und tribologischen Eigenschaften neu entwickelter β-naher Ti-Legierungen (Ti-25Nb-xZr) für biomedizinische Anwendungen JF - Journal of Science: Advanced Materials and Devices N2 - In order to create alloys with exceptional properties for orthopedic uses, this study focuses on the impact of zirconium (Zr) content on the structural, electrochemical, and tribological qualities of nanostructured Ti–25NbxZr [x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30 atomic (at.) %] alloys. The structural evolution was investigated using XRD and SEM techniques. The mechanical characteristics of the produced alloys, including Vickers hardness and Young’s modulus, were measured. In addition, the corrosion tests were performed using the OCP, EIS, and PD methods in Ringer’s solution within the independent pH range at 37°C. A ball-on-disc tribometer was used to investigate the tribological behavior of the alloys under various loads and wet conditions using the Ringer solution. It has been verified that Zr content (at. %) in the alloys had an impact on their morphologies, structural evolution, and mechanical characteristics. According to the morphological analysis, the particle and crystallite size decreases with increasing Zr content. Young’s modulus and Vickers hardness show the same tendency. The EIS data demonstrated that a single passive film formed on the alloy surfaces, and the addition of Zr enhanced the corrosion resistance of the passive films. The polarization curves demonstrate that the alloys had low corrosion current densities and large passive areas without the passive films disintegrating. Likewise, the inclusion of Zr resulted in a reduction in the corrosion and passive current density values. All of these results suggested that the titanium alloys exhibit a more noble electrochemical activity caused by Zr. From the tribological perspective, it was found that the friction coefficient of the alloys reduced with increasing Zr content. N2 - Um Legierungen mit außergewöhnlichen Eigenschaften für orthopädische Anwendungen zu schaffen, konzentriert sich diese Studie auf die Auswirkungen des Zirkonium (Zr)-Gehalts auf die strukturellen, elektrochemischen und tribologischen Eigenschaften von nanostrukturierten Ti-25NbxZr [x = 5, 10, 15, 20, 25 und 30 Atom-(at.) %] Legierungen. Die strukturelle Entwicklung wurde mit XRD- und SEM-Techniken untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Legierungen, einschließlich der Vickershärte und des Elastizitätsmoduls, wurden gemessen. Darüber hinaus wurden die Korrosionstests mit den Methoden OCP, EIS und PD in Ringerlösung im unabhängigen pH-Bereich bei 37°C durchgeführt. Mit einem Kugel-Scheiben-Tribometer wurde das tribologische Verhalten der Legierungen unter verschiedenen Belastungen und nassen Bedingungen in Ringerlösung untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass der Zr-Gehalt (in %) in den Legierungen einen Einfluss auf ihre Morphologie, strukturelle Entwicklung und mechanischen Eigenschaften hat. Die morphologische Analyse ergab, dass die Partikel- und Kristallitgröße mit zunehmendem Zr-Gehalt abnimmt. Elastizitätsmodul und Vickershärte zeigen die gleiche Tendenz. Die EIS-Daten zeigten, dass sich auf den Legierungsoberflächen ein einziger Passivfilm bildete, und der Zusatz von Zr erhöhte die Korrosionsbeständigkeit der Passivfilme. Die Polarisationskurven zeigen, dass die Legierungen niedrige Korrosionsstromdichten und große passive Flächen aufwiesen, ohne dass sich die Passivfilme auflösten. Ebenso führte der Zusatz von Zr zu einer Verringerung der Korrosions- und Passivstromdichtewerte. Alle diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Titanlegierungen eine edlere elektrochemische Aktivität aufweisen, die durch Zr verursacht wird. Aus tribologischer Sicht wurde festgestellt, dass der Reibungskoeffizient der Legierungen mit zunehmendem Zr-Gehalt abnahm. KW - Ti-Nb-Zr alloys KW - Nanobiomaterials KW - Tribological behavior KW - Ringer's solution KW - Biomedical applications KW - Ti-Nb-Zr-Legierungen KW - Nanowerkstoffe KW - Tribologisches Verhalten KW - Ringerlösung KW - Biomedizinische Anwendungen KW - Biomedizin KW - Nanostrukturiertes Material KW - Titanlegierung KW - Zirconium Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2024.100695 SN - 2468-2179 VL - 9 IS - 2 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -