Avaliação do efeito combinado de tratamento superficial à laser e passivação no limite de fadiga em flexão da liga comercial Ti-6Al-4V ELI

dc.contributor.advisor-co1Camilo Magalhães, Danielle Cristina
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5486724956564584
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5857-4902
dc.contributor.advisor1Della Rovere, Carlos Alberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8141224513975606
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1534-0561
dc.contributor.authorSilva Wolf, Eduardo Henrique
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9143097364274410
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-7894-9732
dc.date.accessioned2025-07-23T12:53:39Z
dc.date.issued2025-05-22
dc.description.abstractLaser irradiation is a widely used technology for the surface modification of titanium alloy implants, enabling their identification and traceability. This process locally heats the alloy surface, generating a dark oxide layer. Subsequent passivation with nitric acid is commonly applied to reduce reactivity and enhance corrosion resistance. However, the combination of these treatments represents a significant challenge in the industry due to the variety of parameters affecting surface topography and microstructure. In this context, the objective of this project was to evaluate the combined effect of a surface treatment using Nd:YAG laser irradiation and nitric acid passivation on the fatigue limit of Ti-6Al-4V ELI alloy. The four-point bending fatigue tests was employed, applying the fatigue limit value at 1 million cycles defined according to ASTM F382:17 standard. Scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize the irradiated and fractured surfaces to establish a correlation between surface modification and fatigue limit. The results showed that the fatigue limit of 615 MPa for the polished and passivated condition was maintained compared to the polished condition. After irradiation, a 58,5% reduction in the fatigue limit was observed, reaching 255 MPa. Finally, passivation after irradiation resulted in a 47,1% increase compared to the irradiated condition, reaching 375 MPa. The increase in fatigue limit from 255 to 375 MPa after passivation can be attributed to the reduction in surface roughness (Ra and Rz), reducing stress concentration and delaying crack propagation. The significance of these results lies in the optimization of surface treatments for titanium implants, aiming to improve their durability and performance in biomedical applications.eng
dc.description.resumoA irradiação a laser é uma tecnologia amplamente utilizada para a modificação da superfície de implantes de ligas de titânio, permitindo sua identificação e rastreabilidade. Este processo aquece localmente a superfície da liga, gerando uma camada escura de óxido. A passivação subsequente com ácido nítrico é comumente aplicada para reduzir a reatividade e aumentar a resistência à corrosão. No entanto, a combinação desses tratamentos representa um desafio significativo na indústria, devido à variedade de parâmetros que afetam a topografia e microestrutura das superfícies. Neste contexto, o objetivo deste projeto foi avaliar o efeito combinado de um tratamento de superfície por irradiação com laser Nd:YAG e passivação com ácido nítrico no limite de fadiga da liga Ti-6Al-4V ELI. Foram utilizados ensaios de fadiga por flexão em 4 pontos, aplicando o valor de limite à fadiga em 1 milhão de ciclos, definido conforme norma ASTM F382:17. A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi utilizada para caracterizar as superfícies irradiadas e fraturadas para estabelecer uma correlação entre a modificação superficial e o limite de fadiga. Os resultados mostraram que o limite de fadiga de 615 MPa para a condição polida e passivada foi mantido em comparação com a condição polida. Após a irradiação, observou-se uma redução de 58,5% no limite de fadiga, atingindo 255 MPa. Por fim, a passivação após a irradiação resultou em um aumento de 47,1% em relação à condição irradiada 375 MPa. O aumento do limite de fadiga de 255 para 375 MPa após a passivação pode ser atribuído a redução da rugosidade superficial (Ra e Rz), reduzindo a concentração de tensões e retardando a propagação de trincas. A importância desses resultados reside na otimização de tratamentos superficiais para implantes de titânio, visando melhorar sua durabilidade e desempenho em aplicações biomédicas.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationSILVA WOLF, Eduardo Henrique. Avaliação do efeito combinado de tratamento superficial à laser e passivação no limite de fadiga em flexão da liga comercial Ti-6Al-4V ELI. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22394.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22394
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectIrradiação a laser Nd:YAG
dc.subjectLiga Ti-6Al-4V ELI
dc.subjectModificação de superfície
dc.subjectResistência à fadiga
dc.subjectEnsaios de fadiga
dc.subjectCaracterização superficial
dc.subjectPropagação de trincas
dc.subjectNd:YAG laser irradiationeng
dc.subjectTi-6Al-4V ELI alloyeng
dc.subjectSurface modificationeng
dc.subjectFatigue resistanceeng
dc.subjectFatigue testseng
dc.subjectSurface characterizationeng
dc.subjectCrack propagationeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
dc.titleAvaliação do efeito combinado de tratamento superficial à laser e passivação no limite de fadiga em flexão da liga comercial Ti-6Al-4V ELI
dc.title.alternativeEvaluation of the combined effect of laser surface treatment and passivation on the flexural fatigue limit of the commercial Ti-6Al-4V ELI alloyeng
dc.typeDissertação

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