Processamento de novas ligas quaternárias Ti10Mo8NbXZr (X = 4, 5 e 6) para aplicações biomédicas: avaliação do comportamento mecânico, (micro)estrutural e eletroquímico

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Carobolante, João Pedro Aquiles [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Titânio; Liga de titânio; ECAP; Biomaterial; Ti-Mo-Nb-Zr; Titanium alloy; Titanium; Materiais biomédicos; Análise eletroquímica
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/214997

Biomateriais metálicos são aplicados no tratamento de deficiências musculoesqueléticas, que tendem a crescer com o aumento da idade média e da expectativa de vida da população. Entre esses materiais destacam-se as ligas de titânio, devido às suas propriedades. O uso de molibdênio, nióbio e zircônio como elementos de liga biocompatíveis promovem a estabilização da fase β, tornando-as mais adequadas às aplicações biomédicas quando comparadas à liga Ti6Al4V e Ti CP. Assim, este trabalho teve como objetivo processar, caracterizar e tratar mecanicamente, por ECAP, novas ligas de titânio: Ti10Mo8NbXZr (X = 4, 5 e 6), atingindo, assim, propriedades mecânicas, superiores às alcançadas por meio de tratamentos térmicos. As ligas foram produzidas em forno a arco de voltaico. Tratamentos térmicos de homogeneização (1000 °C por 24 h) e solubilização (950 °C por 2 h) foram realizados para obtenção da fase β. Os lingotes foram forjados a frio até a obtenção de barras com 10 mm de diâmetro. A técnica ECAP foi aplicada às ligas, utilizando a rota BC, sendo realizados 4 passes, e com matriz e lingote aquecidos a 250 °C. A caracterização foi realizada por espectroscopia de fluorescência de raios X, difratometria de raios X, calorimetria exploratória diferencial, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia óptica, medidas de microdureza e técnica de excitação por impulso, ensaios de tração e corrosão. A composição e a rota de processamento resultaram em ligas do tipo β. O zircônio atuou na estabilização da estrutura CCC e causou a expansão da rede cristalina, diminuição da temperatura β-transus e aumento do tamanho de grão. Com o aumento do teor de zircônio, o limite de resistência à tração e o módulo de elasticidade diminuíram, enquanto a ductilidade aumentou. Houve um aumento da resistência à corrosão para todas as composições avaliadas, Ti10Mo8NbXZr (X = 4, 5 e 6), em comparação ao Ti CP. O ECAP promoveu uma redução significativa no tamanho de grão (227 μm para 500 nm) o que levou por sua vez a um aumento da resistência mecânica. O uso dessa técnica provocou alteração do arranjo cristalino da liga, ocorrendo uma influência pequena sobre o módulo de elasticidade, no entanto houve um aumento da resistência à corrosão. Desta forma, esse estudo nos leva a concluir que as ligas Ti10Mo8NbXZr (X = 4, 5 e 6), em particular, a liga Ti10Mo8Nb6Zr, têm potencial para aplicação no campo biomédico.