Influência do zircônio e do oxigênio na estrutura, microestrutura e propriedades mecânicas de ligas do sistema Ti-Mo-Zr

Autor(es)

Raul Oliveira de Araújo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Bauru. 2017-10-11.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências. Bauru
• Data de defesa: 2017-08-28
• Orientador: Carlos Roberto Grandini

Resumo

Devido a uma série de fatores como o número de acidentes nos esportes, trânsito, doenças como artrite, artrose e osteoporose, a perda das funções biológicas em função do envelhecimento entre outros, acarretam a procura por materiais com a capacidade de cumprir a função de substituir partes ou funções orgânicas do corpo humano. Entre os materiais com a função de substituir tecidos humanos que suportam cargas, estão a classe dos metais, dentre esta classe destacam-se as ligas de Co-Cr, o aço ASTM F138, o titânio puro e a liga Ti-6Al-4V. Porém há a necessidade de ligas que promovam uma melhor compatibilidade mecânica e biológica. Este trabalho visa a preparação e caracterização das ligas Ti-10Mo-xZr (x = 5, 10, 15 e 20 %p), para aplicações como biomaterial. Estas ligas foram submetidas a tratamentos termomecânicos, de laminação à quente, tratamento térmico de recozimento, tratamento térmico de solubilização e tratamento térmicos em atmosfera controlada de oxigênio, para a incorporação deste elemento na liga. As ligas foram caracterizadas quimicamente por espectroscopia de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), espectroscopia de dispersão de energia (EDS), além de análises de gases e de densidade; caracterizações estruturais e microestruturais por medidas de difração de raios X, refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld, microscopias óptica e eletrônica de varredura; caracterizações mecânicas por microdureza Vickers e módulo de elasticidade e caracterização biológica por ensaios de citotoxicidade in vitro. As ligas apresentaram a estequiometria prevista e boa homogeneidade química. Com relação a estrutura e microestrutura houve a predominância da fase beta a qual aumentou a estabilidade com a concentração de zircônio em detrimento de outras fases como alfa, alfa’’ e ômega. A microdureza diminuiu com o acréscimo do percentual de zircônio (de 451 HV para 372 HV), devido a uma maior estabilidade da fase beta em detrimento das fases secundárias. O mesmo comportamento é verificado em relação ao módulo de elasticidade (de 98 GPa para 77 GPa). Com relação a influência do oxigênio houve aumento na microdureza e módulo de elasticidade com o acréscimo deste elemento. Os testes biológicos não indicaram efeitos citotóxicos. Em se tratando de aplicações biológicas a liga Ti-10Mo-20Zr torna-se a mais promissora por possuir menor módulo de elasticidade em comparação com o aço ASTM F138, Co-Cr, Ti-cp, Ti-6Al-4V e Ti-15Mo. (AU)

• Processo FAPESP: 13/09063-5 - Efeito do elemento substitucional e do oxigênio intersticial na estrutura, microestrutura, em algumas propriedades mecânicas selecionadas e biocompatibilidade de ligas do sistema Ti-Mo-Zr
• Beneficiário: Raul Oliveira de Araújo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado