Fadiga de uma liga beta metaestável de titânio para aplicação como biomaterial

Resumo

Um dos principais problemas associados à implantação de biomateriais ortopédicos que suportam cargas elevadas decorre do fenômeno de stress shielding. A diferença entre os módulos de elasticidade dos metais e do osso promove uma perda significativa de densidade mineral óssea e a consequente soltura do implante, levando à necessidade de cirurgias de revisão. Este problema é intensificado pelo aumento da expectativa de vida da população. Como forma de se obter implantes com maior durabilidade, as ligas de titânio foram introduzidas neste setor, especialmente a liga Ti-6Al-4V em função da biocompatibilidade, resistência mecânica e menor módulo de elasticidade em comparação com as ligas Co-Cr (240 GPa) e os aços inoxidáveis (210 GPa). Apesar da utilização maciça desta liga, o módulo da mesma em torno de 110 GPa ainda é relativamente elevado. As tendências a nível mundial de pesquisa e desenvolvimento têm focado as ligas de titânio do tipo beta metaestável, uma vez que fornecem valores de módulo menores em relação à Ti-6Al-4V, abaixo de 85 GPa. No entanto, tais valores são obtidos quando a fase beta é predominante. Em se havendo transformação parcial de fase beta em alfa, o módulo aumenta e se aproxima do valor da liga Ti-6Al-4V. Assim, os estudos atuais focam especialmente a metalurgia física das ligas, as transformações de fase e aspectos de biocompatibilidade e interação celular. Um dos aspectos mais importantes para aplicação em implantes ortopédicos que suportam cargas elevadas ainda demanda muitos estudos, que é a análise das propriedades mecânicas, principalmente as dinâmicas. O presente trabalho tem como propósito a avaliação do desempenho em fadiga da liga beta metaestável Ti-12Mo-6Zr-2Fe (TMZF) em função da microestrutura e respectivo módulo de elasticidade. Buscar-se-á o entendimento dos mecanismos associados à trinca de fadiga, resultantes da microestrutura presente no material, como forma de possibilitar a otimização desta propriedade.