Caracterização de Ligas Beta de Titânio de Alta Entropia multicomponentes com baixo Módulo de Elasticidade

Resumo

O uso da liga Ti-6Al-4V como biomaterial é mais conveniente dentre as ligas de Ti, já que é produzida em maior escala devido às aplicações aeronáuticas mundo afora. Porém, sabe-se que essa liga pode ser prejudicial à saúde do paciente (pela toxicidade do Al e do V), além de não possuir as propriedades mais adequadas. Com o aumento da expectativa de vida, torna-se necessário o desenvolvimento científico e tecnológico dos biomateriais, principalmente daqueles com aplicação em ortopedia. As ligas metálicas utilizadas atualmente no Brasil possuem módulo de elasticidade (E) muito maior que o do osso humano (E = 10 a 30 GPa), como por exemplo: Aço (200 GPa), Ligas Co-Cr (220 GPa), Ti-6Al-4V (110 GPa) e, portanto, a busca por ligas com melhor biocompatibilidade mecânica e química é necessária. As ligas b-Ti (ccc) apresentam a melhor biocompatibilidade mecânica (módulo de elasticidade, E na faixa de 44 a 80 GPa) e química (melhor resistência à corrosão, adesão celular e osseointegração). Apesar de serem ligas mais caras, pela adição de elementos nobres ao Ti, o implante em si não encarece em uma cirurgia, assim, deve-se utilizar sempre o melhor material de modo que o preço não seja o ponto central de discussão quando o assunto é a saúde do paciente. No presente projeto são propostas ligas multicomponentes Beta de Ti de alta entropia (equimássicas) dos sistemas Ti-25Nb-25Zr-25Ta, Ti-20Nb-20Zr-20Ta-20Mo (%peso), além de ligas do sistema Ti-Zr-Nb com altas frações de Zr e baseadas em parâmetros eletrônicos Bo e Md buscando o menor valor de módulo de elasticidade (entre 40 e 50 GPa). Serão comparadas ligas b-Ti com diferentes teores de elementos b-estabilizadores, e possivelmente, formando diferentes combinações de fases (b, a", w, a' e a) microestrutura resultante. Buscar-se-á uma combinação mais favorável de microestrutura e propriedades, objetivando o módulo de elasticidade E (GPa) reduzido.O objetivo deste trabalho é caracterizar novas ligas ²-Ti multicomponentes de alta entropia (HEA) equimássicas (mesma %peso) e ligas Ti-Nb-Zr, além da influência de teores de elementos ²-estabilizadores na microestrutura e nas propriedades, como o módulo de elasticidade, E (GPa), em relação às ligas fundidas em forno à arco voltaico.