dc.contributor.author | de Mattos, Felype Narciso | |
dc.date.accessioned | 2024-01-16T13:19:20Z | |
dc.date.available | 2024-01-16T13:19:20Z | |
dc.date.issued | 2023-06-30 | |
dc.identifier.citation | DE MATTOS, Felype Narciso. Manufatura aditiva a laser e fusão a arco da liga Ti-15Nb de baixo módulo de elasticidade para aplicações biomédicas. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19100. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19100 | |
dc.description.abstract | Ti alloys are acclaimed for biomedical applications due to their excellent mechanical, biocompatibility and corrosion resistance properties. Based on these characteristics, pure Ti and different Ti alloys have been applied in the biomedical industry, especially the Ti-6Al-4V (wt %) alloy. However, although it presents good mechanical properties, this alloy presents problems regarding cytotoxicity of Al and V elements related to neural disorders such as Alzheimer's disease. Furthermore, for orthopedic applications, there is a considerable difference among elastic modulus of Ti and α+β alloys, from E = 100 to 110 GPa, and that of human bone, around E = 30 GPa. This property mismatch leads to stress shielding phenomenon, which is not desirable since it can promote loss of bone density and consequently diseases as osteopenia and
osteoporosis. In this context the Ti-15Nb alloy emerge and was produced by selective laser melting (LPBF) and vacuum arc melting as an alternative to Ti 6Al-4V since it is free of toxic elements and presents an elastic modulus nearer human bone. The stablished phases were identified by the X-ray diffraction technique and in the AC, RR, LQ and LPBF samples the found phases were α' + β, while in the RL sample the phases identified were α + β and all these phases were confirmed by microscopy techniques. Elastic modulus and hardness were measured by impulse excitation and Vickers microhardness techniques, varying their values from 56 to 88 GPa and 236 to 500 HV. Yet, for
additive manufacturing, it was possible to stablish an operational window of 130 to 150 J/mm³. In this way, low levels of porosity and un-melted Nb are obtained. | eng |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | 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 Ti | por |
dc.subject | Ti-15Nb | por |
dc.subject | LPBF in-situ alloying | por |
dc.subject | Baixo módulo de elasticidade | por |
dc.subject | Ti alloys | por |
dc.subject | Low elastic modulus | por |
dc.title | Manufatura aditiva a laser e fusão a arco da liga Ti-15Nb de baixo módulo de elasticidade para aplicações biomédicas | por |
dc.title.alternative | Laser additive manufacturing and arc melting of low modulus Ti-15Nb alloy for biomedical applications | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Afonso, Conrado Ramos Moreira | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2176215981291453 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Rossi, Mariana Correa | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3908115015799734 | por |
dc.description.resumo | Ligas de Ti são aclamadas em aplicações biomédicas devido às suas atrativas propriedades mecânicas, biocompatibilidade e resistência a corrosão. Apoiando-se nestas características, diferentes ligas de Ti vem sendo aplicadas na indústria biomédica, sobretudo a liga Ti-6Al-4V (% em peso). No entanto, embora apresente características notórias, esta liga apresenta problemas no que tange a citotoxidade dos elementos Al e V que estão atrelados à ocorrência de doenças respiratórias e neurais, como o mal de Alzheimer. Além disso, para aplicações ortopédicas, há uma considerável diferença entre o módulo de elasticidade da liga (E =110 GPa), e do osso humano, (E= 30 GPa). Neste contexto, as ligas β Ti com módulo na faixa de E= 55 a 80 GPa podem
melhorar a biocompatibilidade mecânica (módulo mais próximo ao do osso) e química também, com melhor resistência à corrosão, bioatividade e osseointegração. Já a manufatura aditiva a laser (ou a impressão 3D a laser) vem, nos últimos anos, se desenvolvendo rapidamente e ocupando uma fatia de mercado cada vez mais importante no setor médico-odontológico e aeroespacial, que já é uma realidade. Desta maneira, surge a liga Ti-15Nb (%peso) estudada neste presente trabalho a qual foi processada através de fusão em leito de pó a laser (LPBF) e fusão a arco, como alternativa à Ti-6Al4V (% em peso), uma vez que essa é livre de elementos citotóxicos e com módulo de elasticidade mais próximo ao do osso. A ocorrência de fases
identificadas pela técnica de difração de raios X nas amostras AC, RR, LQ e LPBF foi α’ + β, ao passo que na amostra RL as fases identificadas foram α + β e todas estas fases foram confirmadas por técnicas de microscopia. Módulo de elasticidade e dureza foram medidos pelas técnicas de excitção por impulso e microdureza Vickers, variando seus valores de 56 a 88 GPa e 236 a 500 HV. Ainda, para a manufatura aditiva, foi possível delimitar uma janela operacional de 130 a 150 J/mm³. Desta maneira, obtém-se baixos teores de porosidade e partÌculas de Nb que não foram dissolvidas. | 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.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/0352545802268987 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-5124-3980 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7505-8467 | por |