Transformações de fase, microestrutura e propriedades mecânicas de novas ligas de titânio beta metaestáveis do sistema Ti-Nb-Zr-Fe (TNZF) para aplicação biomédica

• Processo: 14/24449-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2015
• Data de Término da vigência: 06 de abril de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Rubens Caram Junior
• Beneficiário: Camilo Augusto Fernandes Salvador
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/22714-3 - Formação pseudoespinodal da fase alfa ativada por Fe em ligas do sistema TiNbFe, BE.EP.DR
• Assunto(s): Biomateriais Mudança de fase Ligas de titânio Propriedades mecânicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomateriais | ligas de titânio | Propriedades mecânicas | Transformações de fase | Tratamentos térmicos de envelhecimento | Ligas de titânio

Resumo

Na última década, metais raros com alto ponto de fusão (Nb, Ta e Zr) foram amplamente utilizados para fabricação de ligas de titânio biomédicas, tais como a liga TNZT-O (Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0,3O % peso), desenvolvida por Saito, 2003. O uso destes elementos, entretanto, implica em um alto custo de obtenção de matérias primas e também, alta dificuldade de fabricação destas ligas. A adição conjunta de metais de baixo custo, tais como Mn, Fe ou Sn e elementos beta estabilizadores clássicos, como o Nb, é um vetor importante para o projeto de ligas com características desejáveis para aplicação estrutural na área biomédica. Neste trabalho, novas composições do sistema Ti-Nb-Zr-Fe serão exploradas quanto a transformações de fases, tratamentos térmicos de envelhecimento e propriedades mecânicas. Oito ligas dos sistemas Ti-Nb-Fe e Ti-Nb-Fe-Zr serão preparadas em forno a arco, sob atmosfera controlada. As amostras serão homogeneizadas em temperatura acima da temperatura beta transus, laminadas a quente e submetidas a diferentes tratamentos térmicos, variando-se as condições de resfriamento, tempo e temperatura. Após, as amostras serão caracterizadas por difração de raios X, calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. O objetivo deste trabalho é entender a influência do elemento Fe como elemento de liga ternário ou quaternário, substituindo parte do teor de Nb, nos eventos de transformação de fase e nas propriedades mecânicas dessas novas ligas. As composições a serem estudadas foram obtidas considerando os parâmetros eletrônicos propostos por Morinaga, 1998. Ao final deste trabalho, espera-se obter uma composição ótima, de baixo custo e excelentes propriedades mecânicas.

Publicações científicas

(6)

(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)

DAL BO, MARIANA R.; SALVADOR, CAMILO A. F.; MELLO, MARIANA G.; LIMA, DALTON D.; FARIA, GUILHERME A.; RAMIREZ, ANTONIO J.; CARAM, RUBENS. The effect of Zr and Sn additions on the microstructure of Ti-Nb-Fe gum metals with high elastic admissible strain. MATERIALS & DESIGN, v. 160, p. 1186-1195, DEC 15 2018. (14/24449-0, 16/22714-3, 16/24693-3)

SALVADOR, CAMILO A. F.; OPINI, VICTOR C.; MELLO, MARIANA G.; CARAM, RUBENS. Effects of double-aging heat-treatments on the microstructure and mechanical behavior of an Nb-modified Ti-5553 alloy. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING, v. 743, p. 716-725, JAN 16 2019. (14/24449-0, 16/22714-3)

SALVADOR, CAMILO A. F.; DAL BO, MARIANA R.; COSTA, FERNANDO H.; TAIPINA, MARCIA O.; LOPES, EDER S. N.; CARAM, RUBENS. Solute lean Ti-Nb-Fe alloys: An exploratory study. JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS, v. 65, p. 761-769, JAN 2017. (14/24449-0, 14/06099-1)

SALVADOR, CAMILO A. F.; DAL BO, MARIANA R.; LIMA, DALTON D.; MIRANDA, CAETANO R.; CARAM, RUBENS. Experimental and computational investigation of Ti-Nb-Fe-Zr alloys with limited Fe contents for biomedical applications. Journal of Materials Science, v. 56, n. 19, p. 11494-11510, JUL 2021. (14/24449-0)

SALVADOR, CAMILO A. F.; LOPES, EDER S. N.; BETTINI, JEFFERSON; CARAM, RUBENS. Formation of alpha phase via pseudospinodal decomposition in Ti-Nb-Fe based alloys. Materials Letters, v. 189, p. 201-205, FEB 15 2017. (14/24449-0, 14/06099-1)

DAL BO, MARIANA R.; SALVADOR, CAMILO A. F.; MELLO, MARIANA G.; LIMA, DALTON D.; FARIA, GUILHERME A.; RAMIREZ, ANTONIO J.; CARAM, RUBENS. The effect of Zr and Sn additions on the microstructure of Ti-Nb-Fe gum metals with high elastic admissible strain. MATERIALS & DESIGN, v. 160, p. 10-pg., 2018-12-15. (14/24449-0, 16/24693-3, 16/22714-3)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

SALVADOR, Camilo Augusto Fernandes. Phase transformations, microstructure and mechanical properties of new beta metastable Ti-Nb-Zr-Fe (TNZF) alloys for biomedical applications. 2019. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica Campinas, SP.