Estudo da liga Ti-15Nb com reforço in-situ de TiC e TiB para combinar baixo módulo de elasticidade com alta resistência ao desgaste visando aplicações biomédicas

• Processo: 24/03308-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Diego Rafael Nespeque Correa
• Beneficiário: Carlos Eduardo da Silva
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/19591-3 - Efeito de reforços in-situ de TiC e TiB na resistência ao desgaste da liga Ti-15Nb, BE.EP.IC
• Assunto(s): Biomateriais Módulo de elasticidade Resistência ao desgaste
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomaterial | Compósito de Matriz Metálica | liga de titânio | Módulo de Elasticidade | Resistência ao desgaste | Biomateriais

Resumo

A comunidade científica tem sido desafiada para encontrar materiais que elevem a durabilidade e o desempenho de próteses ortopédicas, como as próteses de quadril e joelho. Entre as alternativas promissoras, as ligas de titânio-nióbio (Ti-Nb) se destacam como materiais não tóxicos e não alergênicos que possibilitam combinar elevada resistência mecânica específica com baixo módulo de elasticidade. Composições similares à liga Ti-15Nb têm alcançado os valores de módulo de elasticidade mais próximos ao do osso, crucial para evitar a fragilização óssea. Porém, além das propriedades mecânicas, as próteses de articulação também incluem requisitos tribológicos, pois movimentos cíclicos de deslizamento frequentemente ocorrem entre os componentes. Essa condição limita o sucesso dos materiais metálicos, que possuem baixas resistências ao desgaste, em geral. Para atender esses requisitos, uma estratégia pode se basear na adição de partículas duras como agente de reforço em uma liga de Ti-Nb, configurando um compósito de matriz metálica à base de Ti (TMC). Nesta estratégia, o fator crítico para alcançar as propriedades desejadas está na forte união entre o reforço e a matriz, que pode ser alcançada quando reações químicas ocorrem durante a produção do TMC, conhecida como condição in-situ. Estudos recentes aplicaram de forma inovadora a fusão à arco voltaico para promover reações in-situ entre a liga Ti-40Nb e o pó de B4C. Como resultado, foi obtido um TMC com reforço híbrido de TiC e TiB. Contudo, os teores elevados de Nb, TiC e TiB culminaram no aumento do módulo de elasticidade. Assim, o presente projeto visa produzir e caracterizar novos TMCs com a liga Ti-15Nb e a adição de diferentes teores de B4C durante a fusão. Desta forma, espera-se combinar elevada resistência ao desgaste com baixo módulo de elasticidade, essenciais para a aplicação biomédica.