dc.contributor.author | Santos, Rafael Formenton Macedo dos | |
dc.date.accessioned | 2023-09-22T16:38:04Z | |
dc.date.available | 2023-09-22T16:38:04Z | |
dc.date.issued | 2023-07-25 | |
dc.identifier.citation | SANTOS, Rafael Formenton Macedo dos. Ligas beta Ti-Nb-Zr(-Ta-Mo) multiprincipais com baixo módulo de elasticidade. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18625. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18625 | |
dc.description.abstract | The use of Ti-6Al-4V alloy as a biomaterial is more convenient among Ti alloys,
as it is produced on a larger scale due to aeronautical applications. However, it
is known that Ti-6Al-4V alloy can be harmful to the patient’s health (due to the
toxicity of Al and V) and it does not have the most adequate properties.
Biomaterials’ scientific and technological development becomes necessary,
especially those with application in orthopedics, once there is an increase in life
expectancy. The metallic alloys currently used in Brazil have a modulus of
elasticity (E) much higher than that of human bone (E = 10 to 30 GPa), such as
steel (200 GPa), Co-Cr Alloys (220 GPa), Ti -6Al-4V (110 GPa) and, therefore,
the search for alloys with better mechanical and chemical biocompatibility is
necessary. The β-Ti (CCC) alloys show good mechanical (elasticity modulus, E
= 44 to 80 GPa) and chemical (good corrosion resistance) biocompatibility. At
present, the development of multicomponent, equimass, stable β-Ti alloys with
medium and high entropy of the systems Ti-33Nb-33Zr, Ti-25Nb-25Zr-25Ta, Ti-
20Nb-20Zr-20Ta-20Mo (% weight ), in addition to alloys from the Ti-40Nb-xZr
system with high Zr fractions and based on electronic parameters Bo and Md
seeking an optimal value of modulus of elasticity (between 40 and 60 GPa). For
the Ti-Nb-Zr ternary system, the new βTAP ratio (ternary alloy parameter) was
determined and the higher its value, the lower the alloy’s modulus of elasticity.
The Ti-40Nb-40Zr alloy showed the lowest modulus of elasticity (E = 42 GPa) in
the rolled condition. The Ti-25Nb-25Zr-25Ta alloy showed better results in
biological tests (adhesion and cell viability assay), and better combination of low
modulus (E = 70 GPa) and high mechanical strength, making it possible to
reconcile these properties in β multicomponent. | eng |
dc.description.sponsorship | Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Ligas β multicomponentes | por |
dc.subject | Ligas de média e alta entropia | por |
dc.subject | Módulo de elasticidade | por |
dc.subject | Ligas β-Ti equimássicas | por |
dc.subject | Biomateriais | por |
dc.title | Ligas beta Ti-Nb-Zr(-Ta-Mo) multiprincipais com baixo módulo de elasticidade | por |
dc.title.alternative | Investigation of Ti-Nb-Zr(-Ta-Mo) multicomponent alloys with low elastic modulus | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Afonso, Conrado Ramos Moreira | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2176215981291453 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Contieri, Rodrigo José | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5491429306264177 | por |
dc.description.resumo | O uso da liga Ti-6Al-4V como biomaterial é mais conveniente dentre as ligas de
Ti comerciais, já que é produzida em maior escala devido às aplicações
aeronáuticas. Porém, sabe-se que essa liga pode ser prejudicial à saúde do
paciente (pela toxicidade do Al e do V). Com o aumento da expectativa de vida,
torna-se necessário o desenvolvimento científico e tecnológico dos biomateriais,
principalmente daqueles com aplicação em ortopedia. As ligas metálicas
utilizadas como biomateriais atualmente no Brasil possuem módulo de
elasticidade (E) muito maior que o do osso humano (E = 10 a 30 GPa), como,
por exemplo, aço (200 GPa), ligas Co-Cr (220 GPa) e Ti-6Al-4V (110 GPa), e,
portanto, a busca por ligas com melhor biocompatibilidade mecânica e química
é necessária. As ligas de Ti-β sob (CCC) apresentam boa biocompatibilidade
mecânica (baixo módulo de elasticidade, E de 44 a 80 GPa) e química (melhor
resistência à corrosão, baixa ou ausência de citotoxicade). No presente é
proposto o desenvolvimento de ligas multicomponentes, equimássicas, de β-Ti
estáveis de média e alta entropia dos sistemas Ti-33Nb-33Zr, Ti-25Nb-25Zr-
25Ta, Ti-20Nb-20Zr-20Ta-20Mo (%peso), além de ligas do sistema Ti-40Nb-xZr
com altas frações de Zr e baseadas em parâmetros eletrônicos Bo e Md buscando
um valor ótimo de módulo de elasticidade (entre 40 e 60 GPa). Para o sistema
ternário Ti-Nb-Zr foi determinada a nova relação βTAP (ternary alloy parameter -
parâmetro de Ligas β ternárias) e quanto maior o seu valor, menor módulo de
elasticidade da liga. A liga Ti-40Nb-40Zr apresentou o menor módulo de
elasticidade (E = 42 GPa) na condição laminada. A liga Ti-25Nb-25Zr-25Ta,
apresentou melhores resultados nos testes biológicos (ensaio de adesão e
viabilidade celular), e melhor combinação de baixo módulo (E = 70 GPa) e alta
resistência mecânica, tornando possível conciliar essas propriedades em ligas β
multicomponentes. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 88882.332710/2019-01 | por |
dc.description.sponsorshipId | 88887.746247/2022-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4633070062558887 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0003-1710-487X | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7505-8467 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0003-3883-2059 | por |