Fadiga de uma liga beta metaestável de titânio para aplicação como biomaterial

• Processo: 16/12995-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Claudemiro Bolfarini
• Beneficiário: Leonardo Contri Campanelli
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/05987-8 - Processamento e caracterização de ligas metálicas amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas, AP.TEM
• Assunto(s): Fadiga Próteses e implantes Módulo de elasticidade Titânio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: beta | fadiga | implantes | metaestável | Módulo de Elasticidade | titânio | Estrutura e Propriedades Mecânicas

Resumo

Um dos principais problemas associados à implantação de biomateriais ortopédicos que suportam cargas elevadas decorre do fenômeno de stress shielding. A diferença entre os módulos de elasticidade dos metais e do osso promove uma perda significativa de densidade mineral óssea e a consequente soltura do implante, levando à necessidade de cirurgias de revisão. Este problema é intensificado pelo aumento da expectativa de vida da população. Como forma de se obter implantes com maior durabilidade, as ligas de titânio foram introduzidas neste setor, especialmente a liga Ti-6Al-4V em função da biocompatibilidade, resistência mecânica e menor módulo de elasticidade em comparação com as ligas Co-Cr (240 GPa) e os aços inoxidáveis (210 GPa). Apesar da utilização maciça desta liga, o módulo da mesma em torno de 110 GPa ainda é relativamente elevado. As tendências a nível mundial de pesquisa e desenvolvimento têm focado as ligas de titânio do tipo beta metaestável, uma vez que fornecem valores de módulo menores em relação à Ti-6Al-4V, abaixo de 85 GPa. No entanto, tais valores são obtidos quando a fase beta é predominante. Em se havendo transformação parcial de fase beta em alfa, o módulo aumenta e se aproxima do valor da liga Ti-6Al-4V. Assim, os estudos atuais focam especialmente a metalurgia física das ligas, as transformações de fase e aspectos de biocompatibilidade e interação celular. Um dos aspectos mais importantes para aplicação em implantes ortopédicos que suportam cargas elevadas ainda demanda muitos estudos, que é a análise das propriedades mecânicas, principalmente as dinâmicas. O presente trabalho tem como propósito a avaliação do desempenho em fadiga da liga beta metaestável Ti-12Mo-6Zr-2Fe (TMZF) em função da microestrutura e respectivo módulo de elasticidade. Buscar-se-á o entendimento dos mecanismos associados à trinca de fadiga, resultantes da microestrutura presente no material, como forma de possibilitar a otimização desta propriedade.

Publicações científicas

(10)

(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)

CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; ESCOBAR CLAROS, CESAR ADOLFO; MARTINS FREITAS, BRENDA JULIET; PEREIRA REIS, DANIELI APARECIDA; JORGE, JR., ALBERTO MOREIRA; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. Effect of hydrogen pick -up on the fatigue behavior of the beta-type Ti-12Mo-6Zr-2Fe alloy with omega-nanoprecipitation. Materials Letters, v. 282, JAN 1 2021. (16/12995-5)

FERNANDA POTOMATI; LEONARDO CONTRI CAMPANELLI; PAULO SERGIO CARVALHO PEREIRA DA SILVA; JOSÉ GUILHERME ALVARENGA BATISTA SIMÕES; MILTON SERGIO FERNANDES DE LIMA; ÁLVARO JOSÉ DAMIÃO; CLAUDEMIRO BOLFARINI. Assessment of the Fatigue Behavior of Ti-6Al-4V ELI Alloy with Surface Treated by Nd:YAG Laser Irradiation. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 22, n. 4, 2019-09-05. (16/12995-5)

CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; PEREIRA DA SILVA, PAULO SERGIO CARVALHO; CAMARINHO OLIVEIRA, NILSON TADEU; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. Effect of the modification by titanium dioxide nanotubes with different structures on the fatigue response of Ti grade 2. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 20, n. 2, p. 120-124, 2017. (16/12995-5, 12/01652-9, 13/04423-3)

CAMPANELLI, LEONARDO C.; OLIVEIRA, NILSON T. C.; DA SILVA, PAULO SERGIO C. P.; BOLFARINI, CLAUDEMIRO; PALMIERI, ANNALISA; CURA, FRANCESCA; CARINCI, FRANCESCO; MOTHEO, ARTUR J.. Fatigue resistance, electrochemical corrosion and biological response of Ti-15Mo with surface modified by amorphous TiO2 nanotubes layer. JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART B-APPLIED BIOMATERIALS, v. 107, n. 1, p. 86-96, JAN 2019. (12/11350-0, 12/01652-9, 16/12995-5)

MIRANDA LAGE, SARA BEATRIZ; CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; DE BRIBEAN GUERRA, ANA PAULA; SHEN, JUNJUN; DOS SANTOS, JORGE FERNANDEZ; CARVALHO PEREIRA DA SILVA, PAULO SERGIO; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. A study of the parameters influencing mechanical properties and the fatigue performance of refill friction stir spot welded AlMgSc alloy. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 100, n. 1-4, p. 101-110, JAN 2019. (16/12995-5)

CARVALHO PEREIRA DA SILVA, PAULO SERGIO; CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; ESCOBAR CLAROS, CESAR ADOLFO; FERREIRA, TALES; OLIVEIRA, DIEGO PEDREIRA; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. Prediction of the surface finishing roughness effect on the fatigue resistance of Ti-6Al-4V ELI for implants applications. INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE, v. 103, p. 258-263, OCT 2017. (16/12995-5)

CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI. A review on the recent advances concerning the fatigue performance of titanium alloys for orthopedic applications. Journal of Materials Research, v. 36, n. 1, SI, FEB 2021. (16/12995-5, 13/04423-3)

DOS SANTOS, ALAN; CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; CARVALHO PEREIRA DA SILVA, PAULO SERGIO; VILAR, RUI; MARTINS DE ALMEIDA, MARIA AMELIA; KUZNETSOV, ALEXEI; ACHETE, CARLOS ALBERTO; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. Influence of a Femtosecond Laser Surface Modification on the Fatigue Behavior of Ti-6Al-4V ELI Alloy. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 22, n. 4, 2019. (16/12995-5)

CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI; COURY, FRANCISCO GIL; GUO, YAOFENG; CARVALHO PEREIRA DA SILVA, PAULO SERGIO; KAUFMAN, MICHAEL JOSEPH; BOLFARINI, CLAUDEMIRO. The role of twinning and nano-crystalline omega phase on the fatigue behavior of the metastable beta Ti-15Mo alloy. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING, v. 729, p. 323-330, JUN 27 2018. (16/12995-5)

CAMPANELLI, LEONARDO CONTRI. A review on the recent advances concerning the fatigue performance of titanium alloys for orthopedic applications. Journal of Materials Research, v. 36, n. 1, p. 15-pg., 2021-02-04. (16/12995-5, 13/04423-3)