Produção e caracterização de ligas de Ti-Nb sinterizados em sal fundido
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Data
2022-09-16Primeiro membro da banca
Barbosa, Ana Paula Cysne
Segundo membro da banca
Mareze, Paulo Henrique
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O 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.
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