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

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. (AU)