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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2019.tde-18102019-093623
Document
Auteur
Nom complet
William Naville
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2019
Directeur
Jury
Costa, Isolda (Président)
Antunes, Renato Altobelli
Delijaicov, Sergio
Magnabosco, Rodrigo
Titre en portugais
Efeito da deformação plástica uniaxial na resistência à corrosão-fadiga do aço inoxidável ISO 5832-1
Mots-clés en portugais
aço inoxidável
biomateriais
corrosão-fadiga
deformação plástica uniaxial
implantes
Resumé en portugais
Processos de deformação plástica modificam o comportamento à fadiga dos aços inoxidáveis. A combinação desse efeito com um meio corrosivo pode afetar o comportamento frente à corrosão-fadiga do material. Isso ocorre por meio de interações entre o meio e a superfície do material deformado, particularmente com as bandas de escorregamento, inclusões e defeitos superficiais que, simultaneamente com o carregamento cíclico, levam à quebra do filme passivo. É esperado que diferentes sentidos de deformação plástica uniaxial apresentem diferentes efeitos no comportamento à corrosão-fadiga, uma vez que a extensão das interações superficiais é diferente em cada caso. Nesse estudo, o efeito da deformação plástica uniaxial em dois sentidos, de tração e de compressão, na resistência à corrosão-fadiga do aço inoxidável ISO 5832-1, material usado em implantes ortopédicos de fixação interna, do tipo placa óssea, foi investigado. Corpos de prova foram submetidos a deformação plástica em compressão ou em tração e, depois, a um condicionamento prévio seguido do ensaio de corrosão-fadiga. Os testes de corrosão-fadiga foram realizados com circulação de dois meios corrosivos. O primeiro meio consistiu em uma solução PBS com 0,9 % em massa de NaCl em água deionizada (pH neutro). O segundo meio de solução com 0,9% de NaCl, 1% H2O2 e 1% Albumina (pH 3), todas as porcentagens em massa. Os dois meios foram utilizados na temperatura de 37 ± 1°C. Amostras como recebidas (sem deformação uniaxial) no estado solubilizado também foram ensaiadas para comparação com as amostras deformadas. Os ensaios com a solução PBS não produziram corrosão por pite e a deformação plástica, seja em tração ou compressão, aumentou a resistência à corrosão-fadiga, comparadas ao material isento de deformação plástica. Todavia, na solução com cloreto de sódio, H2O2 e albumina (pH 3), houve redução da resistência à corrosão-fadiga em todas as condições de teste, comparando-se ao uso da solução PBS. Esse efeito foi mais pronunciado para os corpos de prova previamente deformados plasticamente por tração em comparação aos deformados por compressão. A exposição a esta solução promoveu pites de corrosão no carregamento cíclico que atuaram como concentradores de tensão e, consequentemente, aceleraram a falha por corrosão-fadiga.
Titre en anglais
Effect of uniaxial plastic deformation on corrosion-fatigue resistance of stainless steel ISO 5832-1
Mots-clés en anglais
biomaterials
corrosion-fatigue
implants
stainless steel
uniaxial plastic deformation
Resumé en anglais
Plastic deformation processes modify the fatigue behavior of stainless steels. The combination of this effect with a corrosive medium can affect the corrosion-fatigue material behavior. This phenomenon occurs through interactions between the medium and material deformed surface, particularly with the slip bands, inclusions and surface defects that, simultaneously with the cyclic loading, lead to the breakdown of the passive film. It is expected that different directions of uniaxial strain have different effects on corrosion-fatigue material behavior, since, the extent of surface interactions is different in each case. In this study, the impact of uniaxial plastic strain in two directions, traction and compression, on the resistance to corrosion-fatigue of stainless-steel ISO 5832-1, a material used in orthopedic implants of internal fixation, bone plate type, was investigated. Test specimens were subjected to plastic strain in compression or traction and then to previous conditioning followed by the corrosion-fatigue test. Corrosion-fatigue tests were performed with two-way circulation. The first medium (PBS solution) consisted of 0.9% by mass of NaCl in deionized water (neutral pH). The second medium (called SHA solution) consisted of 0.9% NaCl, 1% H2O2 and 1 % Albumin (pH 3), all percentages by mass. Both corrosive media were used at a temperature of 37 ± 1°C. Samples, as received (without uniaxial strain) in the solution-treated state, were also examined for comparison. The PBS solution tests results showed no corrosion pits, and that the plastic strain, whether in traction or compression, increased the life in corrosion-fatigue, compared to the material devoid of plastic strain. In the case of the SHA solution, fatigue life was reduced in all test conditions. This effect was more pronounced for specimens previously strained plastically by traction compared to already strained by compression. Exposure to this solution promoted corrosion pits in the cyclic loading, which acted as stress concentrators and, consequently, accelerated the failure by corrosion-fatigue.
 
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2019NavilleEfeito.pdf (5.74 Mbytes)
Date de Publication
2019-11-07
 
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