Desenvolvimento e caracterização de novas ligas do sistema Ti-Ta-Zr para aplicações biomédicas

Autor(es)

Pedro Akira Bazaglia Kuroda

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Bauru. 2020-01-31.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências. Bauru
• Data de defesa: 2019-12-09
• Orientador: Carlos Roberto Grandini

Resumo

Titânio e suas ligas, atualmente, são utilizados como implantes por possuírem excelente resistência à corrosão e propriedades mecânicas mais adequadas que os implantes de aço inoxidável e de Co-Cr. A liga de titânio mais utilizada para aplicações biomédicas é a liga Ti-6Al-4V, porém estudos mostraram que os elementos vanádio e alumínio são elementos nocivos à saúde humana. Assim, para contornar este problema, novas ligas de titânio sem a presença desses elementos estão sendo estudadas. O objetivo desse trabalho foi preparar ligas do sistema Ti-25Ta-Zr (onde o teor de zircônio foi variado de 0 a 75% em peso), e analisar a influência do soluto substitucional zircônio na estrutura cristalina, microestrutura, microdureza, módulo de elasticidade e biocompatibilidade das ligas. Paralelamente, diversos tratamentos de recozimento, laminação e solubilização foram realizados com o intuito de modificar as fases, microestrutura e módulo de elasticidade dos materiais. A caracterização química dos materiais foi realizada por espectroscopia de energia dispersiva, espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente, análise de gases e medidas de densidade. A análise estrutural foi efetuada por difração de raios X. A análise microestrutural foi realizada por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Uma análise preliminar das propriedades mecânicas da liga foi obtida por intermédio de medidas de microdureza Vickers e módulo de elasticidade dinâmico. Testes de citotoxicidade foram realizados para uma análise inicial da biocompatibilidade das ligas. Os resultados de composição química mostraram que as amostras produzidas são de muito boa qualidade, respeitando a estequiometria proposta. Os resultados estruturais e microestruturais indicam a coexistência de fases α, α’, α”, β e , dependendo da concentração de zircônio e do tratamento termomecânico realizado e, que o zircônio atua como um elemento β estabilizador no sistema de ligas proposto. Os tratamentos de solubilização são capazes de modicar as fases presentes nas amostras, pois tratamentos realizados em baixas temperaturas, induzem a precipitação da fase α”, tratamentos realizados em altas temperaturas induzem a retenção da fase β e tratamentos realizados com resfriamento lento promovem a difusão da fase α em ligas com a fase α”. Os valores de dureza e o módulo de elasticidade das ligas foram alterados com o acréscimo no teor de zircônio. A dureza aumenta, devido ao endurecimento por solução sólida e o módulo de elasticidade diminui devido à estabilização da fase β. Não foram observados efeitos citotóxicos em nenhuma das ligas preparadas. (AU)

• Processo FAPESP: 15/09480-0 - Desenvolvimento e Caracterização de novas Ligas do Sistema Ti-25Ta-Zr para Aplicações Biomédicas
• Beneficiário: Pedro Akira Bazaglia Kuroda
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado