New correlation between elastic modulus and composition of multiprincipal ternary β Ti-Nb-Zr-based alloys

Autor(es)

dos Santos, Rafael Formenton Macedo ; Kuroda, Pedro Akira Bazaglia ; Contieri, Rodrigo Jose ; Afonso, Conrado Ramos Moreira

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Materials Research; v. N/A, p. 12-pg., 2025-01-13.

Resumo

Despite significant advances in beta-Ti (BCC) alloys, challenges persist in optimizing alloy compositions and methodologies to improve implant performance. Conventional alloys, such as Ti-6Al-4V and 316L stainless steel, exhibit limitations in biocompatibility and mechanical compatibility due to their high elastic modulus, leading to stress-shielding effects. To mitigate these issues, a novel predictive model, beta(LEM), has been introduced, targeting alloys with reduced elastic modulus, initially focusing on Ti-Nb-Zr systems. Zirconium has been shown to stabilize the beta phase by reducing the titanium content and increasing niobium concentration, resulting in a decrease in the elastic modulus. The Ti-40Nb-40Zr alloy (40Zr) exhibited a reduced modulus of 42 GPa in the hot-rolled state, compared to 63 GPa in the as-cast state. The beta(LEM) model demonstrated an inverse relationship between lattice parameter and elastic modulus, highlighting the potential of Zr-rich alloys in enhancing mechanical compatibility for biomedical applications. (AU)

• Processo FAPESP: 18/18293-8 - Ligas de titânio: transformações de fases e manufatura aditiva aplicadas na obtenção de materiais com gradientes funcionais
• Beneficiário: Rubens Caram Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 24/02047-9 - Produção da Liga Beta Ti-33Nb-33Zr Multiprincipal através de Fusão a Arco, Manufatura Aditiva a Laser e Deformação Plástica Severa
• Beneficiário: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 23/16836-2 - Plataforma Multiusuário para obtenção de Pós através de Atomização Ultrasônica e Impressão 3D de Ligas de Titânio, multiprincipais e refratárias para Aplicações Biomédicas e Avançadas
• Beneficiário: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Infraestrutura - Pequeno Médio Porte