Selective laser melting of a biocompatible Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy

Abstract

Neste trabalho, estudou-se uma nova rota de fabricação de peças de uma liga biocompatível. Assim, uma liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta (% em peso) biocompatível foi processada por fusão seletiva a laser (FSL). Os principais parâmetros de FSL foram determinados para a liga, expandindo o portifólio de materiais fabricados por FSL. Considerando que a composição da liga estudada era relativamente nova quando se trata de FSL, algumas amostras foram produzidas por fundição em coquilha de cobre. As propriedades do pó da liga foram analisadas e trilhas simples foram depositadas de forma a definir o melhor conjunto de parâmetros para produzir amostras compactas com densidade relativa de 99,0%. As características microestruturais das amostras da liga TNZT produzidas por FSL foram investigadas, e observou-se uma estrutura de solidificação colunar-dendrítica, enquanto nas amostras fundidas se obteve uma estrutura dendrítica de grãos equiaxiais. Uma estrutura monofásica Ti-β foi identificada nas amostras de FSL, enquanto que uma matriz de Ti-β com ripas de martensita α” foi observada nas amostras de fundição. A análise EBSD das amostras construídas por FSL mostrou grãos colunares crescendo epitaxialmente através de várias camadas, com direção preferencial do crescimento de grãos, diferentemente da estrutura de grãos sem orientação preferencial observada nas amostras de fundição. As amostras de FSL apresentaram resistência mecânica ligeiramente inferior do que as amostras fundidas em coquilha, relacionado a estrutura de grãos nas amostras produzidas por FSL. A formação de textura cristalográfica foi avaliada por meio da construção de cilindros por FSL com diferentes orientações, resultando em estruturas distintas de grãos e texturas cristalográficas. Em seguida, alguns protótipos foram fabricados, comprovando a viabilidade de fabricar peças de uma liga biocompatível com geometria complexa pelo FSL. Finalmente, foi proposta uma alternativa para maximizar as propriedades pseudoelásticas da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta (% em peso), e uma abordagem inovadora é proposta com a formação de uma estrutura oligocristalina, combinando manufatura aditiva a um tratamento térmico isotérmico simples.