Caracterização de ligas beta de titânio de alta entropia multicomponentes com baixo módulo de elasticidade

• Processo: 20/12431-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Beneficiário: Carolina Neves Reis
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Mudança de fase Elasticidade Ligas de alta entropia Ligas metálicas Propriedades mecânicas Simulação por computador Caracterização microestrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização microestrutural | Ligas Beta de Ti | Módulo de Elasticidade | Propriedades mecânicas | Simulação Computacional | Transformação de Fases | Ligas de Titânio

Resumo

O uso da liga Ti-6Al-4V como biomaterial é mais conveniente dentre as ligas de Ti, já que é produzida em maior escala devido às aplicações aeronáuticas mundo afora. Porém, sabe-se que essa liga pode ser prejudicial à saúde do paciente (pela toxicidade do Al e do V), além de não possuir as propriedades mais adequadas. Com o aumento da expectativa de vida, torna-se necessário o desenvolvimento científico e tecnológico dos biomateriais, principalmente daqueles com aplicação em ortopedia. As ligas metálicas utilizadas atualmente no Brasil possuem módulo de elasticidade (E) muito maior que o do osso humano (E = 10 a 30 GPa), como por exemplo: Aço (200 GPa), Ligas Co-Cr (220 GPa), Ti-6Al-4V (110 GPa) e, portanto, a busca por ligas com melhor biocompatibilidade mecânica e química é necessária. As ligas b-Ti (ccc) apresentam a melhor biocompatibilidade mecânica (módulo de elasticidade, E na faixa de 44 a 80 GPa) e química (melhor resistência à corrosão, adesão celular e osseointegração). Apesar de serem ligas mais caras, pela adição de elementos nobres ao Ti, o implante em si não encarece em uma cirurgia, assim, deve-se utilizar sempre o melhor material de modo que o preço não seja o ponto central de discussão quando o assunto é a saúde do paciente. No presente projeto são propostas ligas multicomponentes Beta de Ti de alta entropia (equimássicas) dos sistemas Ti-25Nb-25Zr-25Ta, Ti-20Nb-20Zr-20Ta-20Mo (%peso), além de ligas do sistema Ti-Zr-Nb com altas frações de Zr e baseadas em parâmetros eletrônicos Bo e Md buscando o menor valor de módulo de elasticidade (entre 40 e 50 GPa). Serão comparadas ligas b-Ti com diferentes teores de elementos b-estabilizadores, e possivelmente, formando diferentes combinações de fases (b, a", w, a' e a) microestrutura resultante. Buscar-se-á uma combinação mais favorável de microestrutura e propriedades, objetivando o módulo de elasticidade E (GPa) reduzido. O objetivo deste trabalho é caracterizar novas ligas ²-Ti multicomponentes de alta entropia (HEA) equimássicas (mesma %peso) e ligas Ti-Nb-Zr, além da influência de teores de elementos ²-estabilizadores na microestrutura e nas propriedades, como o módulo de elasticidade, E (GPa), em relação às ligas fundidas em forno à arco voltaico.

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; REIS, CAROLINA NEVES; AFONSO, CONRADO RAMOS MOREIRA. Influence of Zr Content in Ti-40Nb-xZr Alloys on the Microstruture, Elastic Modulus and Microhardness. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 26, p. 6-pg., 2023-01-01. (18/18293-8, 20/12431-0)

RAFAEL FORMENTON MACEDO DOS SANTOS; PEDRO AKIRA BAZAGLIA KURODA; CAROLINA NEVES REIS; CONRADO RAMOS MOREIRA AFONSO. Influence of Hot Rolling on β Ti-Nb-Zr(-Ta) Multiprincipal Alloys for Biomedical Application. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 26, 2023-10-30. (20/12431-0, 18/18293-8, 19/26517-6)