Estudo da liga Ti-30Nb-5Mo aplicada em implantes ortopédicos
A aplicação de um material como implante permanente no corpo humano requer que o mesmo apresente um conjunto de propriedades e características que inclua além da compatibilidade em termos físicos e mecânicos com o tecido a ser substituído, biocompatibilidade, resistência à corrosão e principalmente, disponibilidade. No caso de materiais metálicos a serem empregados em implantes ortopédicos constata-se que algumas ligas de titânio podem atender satisfatoriamente a esses requisitos, como as ligas de titânio do tipo β. Tais ligas possuem alta dureza, excelente resistência à corrosão e valores de módulo de elasticidade próximos ao do osso, além disso, são compostas por elementos não tóxicos e biocompatíveis. Neste projeto é estudada a liga Ti-30Nb-5Mo (% em peso), para isso, lingotes de cerca de 50g cada foram fundidos em forno arco voltaico, seguido de encapsulamento em tubos de quartzo sob vácuo e homogeneização a 1.000ºC/8 horas, sendo na sequência resfriados rapidamente em água com a quebra dos tubos. Após esse procedimento os lingotes foram laminados a frio até a máxima deformação conseguida. Após laminação, as amostras foram recozidas a 700°C/60 min e na sequência envelhecidas a 260°C em tempos variáveis. Os tratamentos térmicos de recozimento e envelhecimento foram conduzidos com as amostras encapsuladas em tubos de quartzo sob vácuo. A caracterização mecânica da liga foi realizada utilizando as técnicas de dureza Vickers e medidas de módulo de elasticidade via ensaio de emissão acústica (ultrassom) e a caracterização microestrutural foi realizada via microscopia óptica e medidas de tamanho de grão pelo Método do Intercepto Linear de Heyn. Os principais resultados mostram a presença de bandas de cisalhamento nas amostras encruadas, a ocorrência de recristalização das amostras recozidas e uma variação no módulo de elasticidade e na dureza Vickers nas amostras envelhecidas, que está relacionada à precipitação de diferentes fases que ocorre durante o envelhecimento.
Estudo da liga Ti-30Nb-5Mo aplicada em implantes ortopédicos
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DOI: 10.22533/at.ed.8292305013
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Palavras-chave: Módulo de elasticidade, Ligas de titânio, Deformação plástica, Envelhecimento.
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Keywords: Young’s modulus, Titanium alloys, Plastic deformation, Aging.
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Abstract:
The application of a material as a permanent implant in the human body requires that it presents a set of properties and characteristics that include, in addition to physical and mechanical compatibility with the tissue to be replaced, biocompatibility, corrosion resistance and, mainly, availability. In the case of metallic materials to be used in orthopedic implants, it appears that some titanium alloys can satisfactorily meet these requirements, such as β-type titanium alloys. Such alloys have high hardness, excellent corrosion resistance and elastic modulus values close to bone, in addition, they are composed of non-toxic and biocompatible elements. In this work, is studied the Ti-30Nb-5Mo alloy (% by weight), for that, ingots of about 50g each were melted in an electric arc furnace, followed by encapsulation in quartz tubes under vacuum and homogenization at 1000ºC/8 hours, followed by quenching in water with the tubes breaking. After this procedure, the ingots were cold rolled until the maximum deformation achieved. After lamination, the samples were annealed at 700°C/60 min and then aged at 260°C at varying times. The annealing and aging heat treatments were carried out with the samples encapsulated in quartz tubes under vacuum. The mechanical characterization of the alloy was carried out using Vickers hardness techniques and elastic modulus measurements by acoustic emission testing (ultrasound) and microstructural characterization was carried out by optical microscopy and grain size measurements by the Heyn Linear Intercept Method. The main results show the presence of shear bands in the work-hardened samples, the occurrence of recrystallization of the annealed samples and a variation in the Young's modulus and Vickers hardness in the aged samples, which is related to the precipitation of different phases that occurs during aging.
- Alexandra de Oliveira França Hayama
- Magna Bibiano de Oliveira
- Aguinaldo Soares de Oliveira
