Ref.: MmeBi02-017
Apresentador: Conrado Ramos Moreira Afonso
Autores (Instituição): Afonso, C.R.(Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)); Mattos, F.N.(Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais); Nascente, P.A.(Universidade Federal de São Carlos); Caram, R.(Universidade Estadual de Campinas);
Resumo:
As ligas Beta Ti são aclamadas para aplicações biomédicas devido às suas propriedades mecânicas superiores, boa biocompatibilidade mecânica e química, além de elevada resistência à corrosão. Com base nessas características, o Ti puro e diferentes ligas de Ti têm sido estudados e aplicados na indústria biomédica, especialmente a liga Ti-6Al-4V. Porém, embora apresente boas propriedades mecânicas, esta liga apresenta problemas quanto à citotoxicidade dos elementos Al e V relacionados à desordem neural e à doença de Alzheimer. Além disso, para aplicações ortopédicas, existe uma diferença considerável entre o módulo de elasticidade das ligas de Ti alfa+beta, de E = 100 a 110 GPa, e o do osso humano, em torno de E = 30 GPa. Outra abordagem é produzir um revestimento (filme fino de ~1 µm) sobre uma liga de módulo mais alto (aço inoxidável austenítico), de modo a reduzir o módulo de elasticidade superficial do implante de aço inoxidável, adotando filmes finos de ligas Beta à base de Ti-Nb de baixo módulo. Nesse contexto surge a liga ? metaestável Ti-15Nb (% em peso), que será processada através de fusão seletiva a laser (SLM) e fusão a arco, uma vez que esta é isenta de elementos citotóxicos e apresenta módulo de Young mais baixo (E ~60 GPa). A caracterização da liga SLM Beta Ti-15Nb e dos filmes finos de ligas Beta à base de Ti-Nb obtidos por pulverização catódica com "magnetron" foi feita por microscopia óptica (MO), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (TEM) acoplado à técnica de ASTAR (mapeamento automático de orientação de cristal - ACOM). Foram avaliados também a microdureza Vickers e módulo de elasticidade via nanodureza e através de excitação por impulso. O revestimento da liga Ti40Nb20Zr40 (at.%) apresentou menor módulo de elasticidade de 51 GPa e valores de dureza, e estes foram relacionados aos aumentos tanto no parâmetro de rede quanto no tamanho médio de grão em nanoescala do filme fino. Para SLM da liga Beta Ti-15Nb com microestrutura alfa´+ beta, foram avaliados a microdureza Vickers e o módulo de elasticidade medidos pela técnica de nanodureza e excitação por impulso, mostrando módulo adequado em torno de 60 GPa para aplicações biomédicas. Além disso, a microdureza foi encontrada em torno de 300 HV e a densidade, que desempenha um papel importante nas propriedades mecânicas, foi encontrada acima de 99%. Portanto, o SLM de Beta metaestável Ti-15Nb tem se mostrado um material promissor para aplicações ortopédicas.