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dc.creatorSignor, Fernanda
dc.date.accessioned2022-11-11T17:07:53Z
dc.date.available2022-11-11T17:07:53Z
dc.date.issued2022-09-16
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26848
dc.description.abstractTitanium and its alloys have unique characteristics when compared to other metals, such as low density, high mechanical strength, high corrosion resistance and biocompatibility. Titanium alloys have properties varying over a wide range, which makes them interesting for different applications, especially for the aerospace sector and biomedical implants. Ti-Nb alloys have been studied as an alternative to replace of biomedical implants, made of Ti6Al4V or stainless steel currently used,because their mechanical properties are close to those of human bone. Ti-Nb alloys are considered non-toxic and have a lower elastic modulus, which favors osseointegration. The metal injection molding (MIM) process is an established technology for producing parts without loss of material by conventional machine processes, an attractive feature of powder metallurgy. However, the binder’s choice, the high melting point and reactivity of titanium with interstitial elements add another issues for its processing, such as the need to use high vacuum furnaces. The present work investigated an alternative to conventional sintering, with lower cost and shorter processing time. In this work, the sintering in molten salt of Ti-Nb alloys samples produced by warm compaction of MIM feedstocks was investigated. MIM feedstocks were produced with three different compositions: Ti-10Nb, Ti-16Nb and Ti-22Nb using Ti and Nb elementary powders. Subsequently, the feedstocks were warm compacted and underwent the extraction of binders. Sintering was carried out in a molten salt atmosphere and in a vacuum for comparison. TiNb parts sintered using a molten salt shield showed properties similar to alloys used in biomedical implants. However, they have a lower densification when compared to samples sintered in vacuum. Microstructural and mechanical properties of Ti-xNb parts were evaluated. Ti-10Nb and Ti-16Nb samples showed a porosity of 7.0 and 10.5% when sintered in salt and 1.7 and 1.8% when sintered in vacuum. Samples with a higher amount of niobium require higher sintering temperatures for complete diffusion of niobium into titanium. Hardness values increase with increasing amount of niobium. Mechanical analyzes showed that the samples sintered in salt have a static elastic modulus of 13 to 17 GPa and a dynamic elastic modulus of 30 to 43 GPa, while the samples sintered in vacuum showed a static elastic modulus of 19 to 26 GPa and dynamic elastic modulus in range from 31 to 51 GPa. Therefore, the mechanical tests show a reduction in the Static and Dynamic Elastic Modulus in the samples sintered in molten salt, as well as a reduction in the compressive strength, approaching the values found for human bone. The results obtained in this work demonstrate that molten salt sintering is an alternative route for manufacturing porous titanium alloys.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectLigas Ti-Nbpor
dc.subjectMS3 - Sinterização em sal fundidopor
dc.subjectMetalurgia do pópor
dc.subjectMoldagem por injeção de pós metálicospor
dc.subjectEnsaios vibroacústicospor
dc.subjectTi-Nb alloyseng
dc.subjectMS3 - Sintering in molten salteng
dc.subjectPowder metallurgyeng
dc.subjectInjection molding of metallic powderseng
dc.subjectVibroacoustic testseng
dc.titleProdução e caracterização de ligas de Ti-Nb sinterizados em sal fundidopor
dc.title.alternativeProduction and characterization of Ti-Nb sinterized alloys in molted salteng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoO titânio e suas ligas possuem características únicas quando comparadas a outros metais, como baixa densidade, elevada resistência mecânica e à corrosão, bem como biocompatibilidade. As ligas de titânio têm propriedades variando em uma ampla faixa, o que as torna interessantes para diferentes aplicações destacando-se o setor aeroespacial e implantes biomédicos. As ligas de Ti-Nb têm sido estudadas como uma alternativa para a substituição de implantes biomédicos, construídos em Ti6Al4V ou aço inoxidável utilizados atualmente, já que possuem características mecânicas mais próximas ao do osso humano. As ligas de Ti-Nb são consideradas atóxicas e possuem menor módulo de elasticidade, o que favorece a osseointegração. O processo de moldagem por injeção de metal (MIM) é uma tecnologia consolidada para produzir peças com menor perda de material do que processos de desbaste, uma característica atrativa da metalurgia do pó. Entretanto, a escolha do ligante, o elevado ponto de fusão do titânio e sua reatividade com elementos intersticiais trazem problemas adicionais ao processamento, sendo necessária a utilização de fornos de alto vácuo. O presente trabalho buscou uma alternativa à sinterização convencional em alto vácuo, com menor custo e tempo de processamento. Neste trabalho, foi investigada a sinterização em sal fundido de amostras de ligas Ti-Nb produzidas por compactação de feedstocks por MIM. Para tal, foram produzidos os feedstocks com três diferentes composições: Ti-10Nb, Ti-16Nb e Ti-22Nb, a partir de pós elementares de Ti e Nb. Na sequência, os feedstocks foram moldados a quente e passaram pela extração química de ligantes. A sinterização foi realizada em atmosfera de sal fundido e em vácuo para comparação. As peças foram avaliadas quanto às suas propriedades microestruturais e mecânicas. As amostras de Ti-xNb produzidas pela sinterização em sal apresentaram propriedades similares a ligas utilizadas em implantes biomédicos. Entretanto, apresentaram menor densificação que as sinterizadas em vácuo. As amostras Ti-10Nb e Ti-16Nb apresentaram porosidade de 7,0 e 10,5% quando sinterizada em sal, de 1,7 e 1,8% quando sinterizadas em vácuo. Amostras com maior teor de nióbio necessitam maiores temperaturas de sinterização para completa difusão do nióbio no titânio. Os valores de dureza aumentaram com o aumento da quantidade de nióbio. Análises mecânicas demonstraram que as amostras sinterizadas em sal possuem módulo de elasticidade estático de 13 a 17 GPa e módulo de elasticidade dinâmico de 30 a 43 GPa, enquanto as amostras sinterizadas em vácuo apresentaram módulo de elasticidade de 19 a 26 GPa e módulo de elasticidade dinâmico de 31 a 51 GPa. Logo, os ensaios mecânicos mostram redução do Módulo de Elasticidade Estático e Dinâmico nas amostras produzidas em sal, bem como redução da resistência da ruptura à compressão, aproximando-se dos valores encontrados para o osso humano. Os resultados obtidos neste trabalho demostram que a sinterização em sal fundido é uma rota alternativa para a manufatura de ligas porosas de titânio.por
dc.contributor.advisor1Daudt, Natália de Freitas
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3938857351102458por
dc.contributor.referee1Barbosa, Ana Paula Cysne
dc.contributor.referee2Mareze, Paulo Henrique
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2940865725346016por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Mecânicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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