Refusão Superficial a Laser de Ligas Beta Ti produzidas por Metalurgia do Pó para aplicações como Biomateriais para Implantes.

• Processo: 17/20287-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Beneficiário: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Armando Ítalo Sette Antonialli ; Rudimar Riva ; Vicente Amigó Borrás
• Assunto(s): Ligas de titânio Metalurgia do pó Caracterização microestrutural Solidificação rápida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomateriais para implantes | Caracterização microestrutural | ligas de titânio | Metalurgia do pó | Solidificação Rápida | Tratamento superficial a laser | Ligas Metálicas (Nano)cristalinas

Resumo

A síntese de novas ligas nanocristalinas e metaestáveis à base de Ti tem sido amplamente pesquisada devido às suas boas propriedades de engenharia. Estas ligas são industrialmente importantes como materiais estruturais e funcionais. Ligas BMG ("bulk metallic glasses") da ordem de mm de Ti mostram alta resistência mecânica (1800-2500 MPa), baixo módulo de elasticidade (50-110 GPa) e, como esperado, boa resistência à corrosão em vários meios. O aumento na expectativa de vida torna necessário o desenvolvimento científico e tecnológico dos biomateriais, principalmente aqueles com aplicação em ortopedia. Esta pesquisa visa a produção, o processamento e a otimização de propriedades de ligas Ti-Nb-Fe-Sn e Ti-Mo-Zr-Fe para uso em implantes milimétricos (pinos, etc). As ligas metálicas utilizadas atualmente no Brasil possuem módulo de elasticidade (E) muito maior que o do osso humano (E = 10 a 30 GPa): Aço (200 GPa), Ligas Co-Cr (220 GPa), Ti-6Al-4V (110 GPa) e a busca por ligas com melhor biocompatibilidade mecânica e química é necessária.No presente projeto são propostas ligas Beta de Ti dos sistemas Ti-Mo-Zr-Fe (TMZF), a liga modificada Ti-Mo-Nb-Fe (TMNF) e Ti-Nb-(Fe)-Sn (%peso) para comparar ligas com diferentes teores de elementos Beta-estabilizadores, e possivelmente formando diferentes combinações de fases e microestruturas. Assim espera-se que diferentes ligas (composições) e diferentes rotas de processamento (fundição para 100% densa), sinterização por PM (porosidade ~5%) e refusão superficial a laser (RSL) das amostras de PM (porosa por dentro e camada superficial densa), darão uma combinação mais favorável de microestrutura e propriedades, objetivando o módulo E (GPa) mais baixo possível.O objetivo deste trabalho é verificar e comparar, através de resultados experimentais, o potencial da refusão à laser (RSL) em Ligas ²-Ti porosas de metalurgia do pó (PM) na modificação de microestrutura e propriedades, como o módulo de elasticidade, E (GPa), em relação às ligas densas fundidas. Os efeitos das mudanças estruturais propostas para implantes biomédicos sobre as propriedades e rigidez da peça com a introdução dos poros inerente da PM, serão comparando com as de uma peça densa (fundida). (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RICCI, VIRGILIO P.; DOS SANTOS, RAFAEL F. M.; ASATO, GABRIEL H.; ROCHE, VIRGINIE; JORGE JUNIOR, ALBERTO M.; AFONSO, CONRADO R. M.. Assessment of anodization conditions and annealing temperature on the microstructure, elastic modulus, and wettability of beta-Ti40Nb alloy. Thin Solid Films, v. 737, NOV 1 2021. (17/20287-3)

RICCI, VIRGILIO P.; AFONSO, CONRADO R. M.; SANTOS, RAFAEL F. M. DOS; JUNIOR, ALBERTO M. JORGE; ROCHE, VIRGINIE. Anodic growth and pre-calcification on beta-Ti-40Nb alloy: Effects on elastic modulus, electrochemical properties, and bioactivity. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 48, n. 19, p. 15-pg., 2022-08-05. (17/20287-3)

SANTOS, R. F. M.; RICCI, V. P.; AFONSO, C. R. M.. Influence of Swaging on Microstructure, Elastic Modulus and Vickers Microhardness of beta Ti-40Nb Alloy for Implants. Journal of Materials Engineering and Performance, v. 30, n. 5, p. 7-pg., 2021-04-08. (17/20287-3)

SANTOS, R. F. M.; RICCI, V. P.; AFONSO, C. R. M.. Influence of Swaging on Microstructure, Elastic Modulus and Vickers Microhardness of beta Ti-40Nb Alloy for Implants. Journal of Materials Engineering and Performance, v. 30, n. 5, SI, APR 2021. (17/20287-3)

SANTOS, R. F. M.; RICCI, V. P.; AFONSO, C. R. M.. Continuous cooling transformation (CCT) diagrams of beta Ti-40Nb and TMZF alloys and influence of cooling rate on microstructure and elastic modulus. Thermochimica Acta, v. 717, p. 8-pg., 2022-09-11. (17/20287-3)