Manufatura aditiva a laser de liga Beta Ti-Nb e de compósitos reforçados com TiC visando a aplicação biomédica

• Processo: 24/00306-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Beneficiário: Vinícius Richieri Manso Gonçalves
• 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): 25/08589-0 - Correlações microestruturais e mecânicas de uma liga Beta de Ti-Nb e seus compósitos reforçados com TiC fabricados in situ por manufatura aditiva, BE.EP.PD
• Assunto(s): Propriedades mecânicas Módulo de elasticidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: comportamento mecânico | Comportamento tribo-eletroquímico | Compósitos de Matriz Metálica | Liga Beta Ti | Manufatura aditiva a laser | Módulo de Elasticidade | Compósitos de matriz metálica

Resumo

No cenário mundial, há uma crescente demanda de próteses ortopédicas, como próteses de quadril e de joelho, que tenham maior durabilidade e melhor desempenho. Neste contexto, as ligas de titânio-nióbio (Ti-Nb) do tipo Beta têm despertado amplo interesse principalmente devido à combinação de baixo módulo de elasticidade e elevada resistência à corrosão. Entretanto, a baixa resistência ao desgaste dos materiais metálicos, em geral, permanece como um fator limitante, pois a degradação do implante metálico pode ser acelerada devido ao esforço de atrito que ocorre em meio corrosivo. Uma estratégia para elevar a resistência ao desgaste de uma liga Beta de Ti-Nb pode ser baseada na adição de partículas duras como agente de reforço. Em outras palavras, um compósito de matriz metálica à base de Ti (TMC) pode ser produzido com a adição de um pó rico em carbono (C) numa liga Beta de Ti-Nb. Nesta estratégia, reações químicas podem ocorrer durante o processamento e promover a formação de partículas duras de TiC, sendo assim, conhecida como rota in-situ de produção dos TMCs. De fato, devido às reações in-situ, uma forte união interfacial entre matriz e reforço pode ser alcançada para resultar na combinação de propriedades desejadas. Estudos recentes demonstraram a produção via fusão de um TMC in-situ do tipo Beta com elevada resistência ao desgaste. Contudo, como estratégia inovadora para o presente projeto, a manufatura aditiva será aplicada para produzir novos TMCs in-situ do tipo Beta. Neste sentido, a técnica de fusão a laser em leito de pó permitirá processar misturas de pós da liga Beta de Ti-42Nb com grafite, investigando diferentes proporções para a mistura. Assim, o presente projeto visa estudar as condições de processamento e os materiais selecionados para produzir via manufatura aditiva novos materiais que combinem elevada resistência ao desgaste com baixo módulo de elasticidade, como alternativas promissoras para a aplicação biomédica.

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)

GONCALVES, VINICIUS RICHIERI MANSO; CORREA, DIEGO RAFAEL NESPEQUE; CARDOSO, GIOVANA COLLOMBARO; DE ALMEIDA, GERSON SANTOS; ZAMBUZZI, WILLIAN FERNANDO; AFONSO, CONRADO RAMOS MOREIRA; LISBOA-FILHO, PAULO NORONHA; GRANDINI, CARLOS ROBERTO. Micro-arc oxidation treatment applied on the surface of β Ti-Nb matrix composites as a strategy to modulate cellular behavior. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 506, p. 15-pg., 2025-06-15. (18/00746-6, 18/18293-8, 15/50280-5, 24/00306-7, 22/15157-1, 24/03886-4)