Produção da Liga Beta Ti-33Nb-33Zr Multiprincipal através de Fusão a Arco, Manufatura Aditiva a Laser e Deformação Plástica Severa

• Processo: 24/02047-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Acordo de Cooperação: CNPq
• 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
• Vinculado ao auxílio: 18/18293-8 - Ligas de titânio: transformações de fases e manufatura aditiva aplicadas na obtenção de materiais com gradientes funcionais, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/12728-3 - Produção da Liga Beta Multiprincipal Ti-33Nb-33Zr através de Fusão a Arco, Manufatura Aditiva a Laser e Deformação Plástica Severa, BP.JD
• Assunto(s): Caracterização microestrutural Deformação plástica severa Módulo de elasticidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização microestrutural | Deformação Plástica Severa | Liga Beta Ti | Ligas Multiprincipais | Manufatura aditiva a laser | Módulo de Elasticidade | Biomateriais Metálicos para Implantes

Resumo

De modo a determinar o efeito do refinamento de grãos, até a faixa sub-micrométrica (ultrafina), nas propriedades mecânicas, e de biocompatibilidade mecânica de ligas ² Ti multiprincipais, serão estudados os efeitos de diferentes rotas de processamento na microestrutura e propriedades. Dentre os biomateriais, os metais desempenham um papel significativo em aplicações estruturais, onde são necessárias capacidade e resistência à distintos carregamentos mecânicos. Os primeiros biomateriais metálicos eram materiais relativamente inertes, como aço inoxidável e as ligas Co-Cr-Mo e o Ti-6Al-4V, mas com módulo de elasticidade muito mais altos que o do osso humano (E ~30 GPa). Já as ligas ² Ti apresentam módulo na faixa de E = 42 a 80 GPa, e as ligas multiprincipais ccc abrem novas perspectivas de ligas de baixo módulo. Posteriormente, tratamentos de superfície são utilizados para melhorar a interação do implante com o tecido que o cerca. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a produção da liga ² Multiprincipal Ti-33Nb-33Zr através de Fusão a Arco, Manufatura Aditiva a Laser e Deformação Plástica Severa de ECAP ("equal chanelling angular pressing"). O projeto visa comparar as propriedades obtidas com as microestruturas observadas, buscando, assim, compreender a influência do processamento na microestrutura e propriedade da liga ² multiprincipal Ti-33Nb-33Zr (%peso). Desta forma, a microestrutura será caracterizada para as três condições: i) fundida a arco ("as-cast" - AC), ii) produzida por manufatura aditiva através de "laser powder bed fusion" (LPBF) e fundida e submetida a iii) deformação plástica severa por ECAP; através das técnicas de microscopia ótica (MO), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) acoplada a técnicas acessórias como o EDS (microanálise de raios-X). A caracterização mecânica e física, para as amostras nas condições "as-cast" (AC), ECAP e LPBF, será realizada através da determinação de microdureza Vickers, do módulo de elasticidade, E (GPa) via excitação por impulso e dos ensaios de tração ou compressão, para determinação das propriedades mecânicas. Assim, o objetivo da presente pesquisa é avaliar o efeito do refinamento de grãos por meio de diferentes técnicas de processamento incluindo fusão, manufatura aditiva a laser e ECAP no desempenho da liga Beta Multiprincipal Ti-33Nb-33Zr como candidata a biomateriais para implantes. (AU)

Publicações científicas

(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)

DOS SANTOS, RAFAEL FORMENTON MACEDO; KURODA, PEDRO AKIRA BAZAGLIA; CONTIERI, RODRIGO JOSE; AFONSO, CONRADO RAMOS MOREIRA. New correlation between elastic modulus and composition of multiprincipal ternary β Ti-Nb-Zr-based alloys. Journal of Materials Research, v. N/A, p. 12-pg., 2025-01-13. (18/18293-8, 24/02047-9, 23/16836-2)