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https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17586
Tipo de Documento: | Dissertação |
Título: | Caracterização microestrutural, mecânica e eletroquímica de ligas Ti-35Nb-xY, com potencial aplicação biomédica |
Título(s) alternativo(s): | Microstructural, mechanical and electrochemical characterization of Ti-35Nb-xY alloys with potential biomedical application |
Autor(es): | Barreto, Brendon Costa |
Data do documento: | 10-Fev-2023 |
Orientador: | Souza, Sandra Andreia Stwart de Araujo |
Coorientador: | Macedo, Michelle Cardinale Souza Silva |
Resumo: | Em virtude de suas propriedades peculiares, as ligas de Ti do tipo β tem atraído notável interesse para aplicações em diversos tipos de biomateriais, sobretudo quando comparadas com as propriedades das ligas do tipo α e α+β. No entanto, esforços interdisciplinares ainda são necessários para promover a busca contínua por materiais que disponham conjuntamente de elevada resistência à corrosão no fluido corporal, mínima liberação de íons metálicos nocivos ao corpo humano e bioatividade entre os tecidos circundantes e o biomaterial. Otimizar a composição da liga surge como alternativa e, à vista disso, o Nb é um elemento promissor, em razão de sua eficácia na estabilização da fase β que possui o menor módulo de elasticidade, por conferir ao filme de óxido de TiO2 maior resistência à corrosão em fluidos corporais simulados, além de ser atóxico e não alergênico. Para esse sistema ainda não foi encontrada uma composição ideal que integre todas as propriedades requeridas. Diante disso, o Y, que é um elemento terra rara ganhou destaque para ser adicionado ao Ti, já que promove a formação de partículas de Y2O3 e α-Y ao reagir com o oxigênio intersticial e por efeito da segregação de soluto, respectivamente. Tais partículas são correlacionadas com refinamento microestrutural, reforço por dispersão de óxido e reforço por precipitação, crescimento celular e maior estabilidade ao filme de óxido protetor. Todavia, ainda é preciso compreender detalhadamente a relação das adições de Y no sistema Ti-35Nb e seus efeitos sobre a constituição de fases, propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Portanto, foram desenvolvidas ligas Ti-35Nb com a adição de 0,15%, 0,35% e 0,55% de Y (% em massa) nas condições brutas de fusão e resfriadas em forno após homogeneização, com destaque para a analogia entre a microestrutura e as propriedades. Os resultados revelam que as adições de Y nas ligas brutas de fusão promovem a distribuição de Y2O3 nos contornos e dentro dos grãos, propiciando significativo refinamento de grão e redução na dureza. Nas ligas resfriadas em forno, as adições de Y promovem a formação de Y2O3, ω e sugere-se a formação de um eutetóide (α-Ti+α-Y). Nessas ligas, a fase ω foi a principal responsável por aumentar a dureza e o módulo de elasticidade. A adição de Y e o tratamento térmico não influenciaram significativamente na resistência à corrosão das ligas. |
Abstract: | Due to their peculiar properties, β-type Ti alloys have attracted notable interest for applications in several types of biomaterials, especially when compared with the properties of α and α+β type alloys. However, interdisciplinary efforts are still needed to promote the continuous search for materials that jointly have high resistance to corrosion in the body fluid, minimal release of metal ions harmful to the human body and bioactivity between the surrounding tissues and the biomaterial. Optimizing the composition of the alloy appears as an alternative and, in view of this, Nb is a promising element, due to its effectiveness in stabilizing the β phase, which has the lowest modulus of elasticity, by providing the TiO2 oxide film with greater resistance to corrosion. corrosion in simulated body fluids, as well as being non-toxic and non-allergenic. For this system, an ideal composition that integrates all the required properties has not yet been found. In view of this, Y, which is a rare earth element, gained prominence to be added to Ti, since it promotes the formation of Y2O3 and α-Y particles when reacting with interstitial oxygen and due to the effect of solute segregation, respectively. Such particles are correlated with microstructural refinement, oxide dispersion reinforcement and precipitation reinforcement, cell growth and greater stability to the protective oxide film. However, it is still necessary to understand in detail the relationship of Y additions in the Ti-35Nb system and its effects on phase formation, mechanical properties and corrosion resistance. Therefore, Ti-35Nb alloys were developed with the addition of 0.15%, 0.35% and 0.55% of Y (% by mass) in as-cast conditions and cooled in an oven after homogenization, highlighting the analogy between microstructure and properties. The results reveal that the additions of Y in the as-cast alloys promote the distribution of Y2O3 inside and at the grain boundaries, providing significant grain refinement and reduction in hardness. In furnace-cooled alloys, additions of Y promote the formation of Y2O3, ω and the formation of a eutectoid (α-Ti+α-Y) is suggested. In these alloys, the ω phase was mainly responsible for increasing hardness and modulus of elasticity. The addition of Y and heat treatment did not significantly influence the corrosion resistance of the alloys. |
Palavras-chave: | Ligas de titânio Ítrio Microestrutura Corrosão e anticorrosivos Sistema Ti-35Nb Adição de ítrio Resistência à corrosão Ti-35Nb system Yttrium addition Microstructure Corrosion resistance |
área CNPQ: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
Agência de fomento: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES |
Idioma: | por |
Sigla da Instituição: | Universidade Federal de Sergipe (UFS) |
Programa de Pós-graduação: | Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citação: | BARRETO, Brendon Costa. Caracterização microestrutural, mecânica e eletroquímica de ligas Ti-35Nb-xY, com potencial aplicação biomédica. 2023. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2023. |
URI: | http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17586 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais |
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