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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-28032022-150812
Document
Auteur
Nom complet
Rogério Góes dos Santos
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Batalha, Gilmar Ferreira (Président)
Lima, Milton Sergio Fernandes de
Pereira, Milton
Titre en portugais
Influência de parâmetros do laser pulsado de itérbio na modificação de superfícies da liga Ti-6Al-4V.
Mots-clés en portugais
Processos de fabricação (Engenharia Mecânica)
Resumé en portugais
A estruturação e texturização de superfícies via laser pulsado é uma alternativa de processo para modificação de superfícies que, a partir da incidência de feixes de laser, gera padrões topográficos periódicos (texturas), alterando as características funcionais das superfícies de produtos e componentes. No segmento odontológico, implantes dentários demandam características específicas de suas superfícies, para favorecimento do processo de osseointegração. Considerando a gama de tipos de laser, bem como de características de materiais e superfícies, a verificação da influência de parâmetros do laser pulsado, sobre características específicas de tais superfícies, pode contribuir para desenvolvimento de estratégias de projeto e manufatura de superfícies cada vez mais favoráveis e robustas para suas aplicações. Neste trabalho, foi utilizado o laser de fibra de itérbio para modificação de superfícies da liga Ti-6Al-4V, observando características superficiais associadas à implantes dentários. Para tanto, foi delineado um experimento fatorial, com três fatores (parâmetros do laser pulsado: velocidade, potência e número de passes) e dois níveis (limites mínimos e máximos). As superfícies foram processadas com velocidade de 35 e 140 mm/s; potência de 50% e 100%; e 1 e 4 passes. É apresentada a metodologia para caracterização das superfícies. As superfícies foram caracterizadas, em termos de: rugosidade, topografia, molhabilidade, composição química e integridade; sendo diretamente correlacionadas com os três parâmetros do laser pulsado. Verificou-se que: as diferentes combinações entre os três parâmetros do laser pulsado influenciaram as características observadas nas amostras processadas. O aumento da velocidade e do número de passes contribuiu para o aumento da rugosidade, enquanto o aumento da potência causou sua redução. Topografias com características específicas foram verificadas para cada combinação de parâmetros. Em termos de molhabilidade, a partir da variação dos parâmetros, algumas superfícies enfatizaram seu caráter hidrofóbico, outras passaram a ter caráter hidrofílico. A variação de parâmetros alterou o comportamento da formação de óxidos na região ressolidificada. Não foram observadas alterações que comprometam a integridade das superfícies.
Titre en anglais
Influence of ytterbium pulsed laser parameters on surface modification of Ti-6Al-4V alloy.
Mots-clés en anglais
Pulsed laser parameters
Surface characterization
Surface integrity
Surface modification
Ti-6Al-4V Alloy
Resumé en anglais
The structuring and texturing of surfaces by pulsed laser is an alternative process for surface modification that, from the incidence of laser beams, generates periodic topographic patterns (textures), changing the functional characteristics of the surfaces of products and components. In the dental segment, dental implants demand specific characteristics of their surfaces, to favor the osseointegration process. Considering the range of laser types, as well as material and surface characteristics, verifying the influence of pulsed laser parameters on specific characteristics of such surfaces can contribute to the development of increasingly favorable surface design and manufacturing strategies and robust for your applications. In this work, the ytterbium fiber laser was used to modify the surfaces of the Ti-6Al-4V alloy, observing surface characteristics associated with dental implants. Therefore, a factorial experiment was designed, with three factors (pulsed laser parameters: speed, power and number of passes) and two levels (minimum and maximum limits). The surfaces were processed with speed of 35 and 140 mm/s; 50% and 100% potency; and 1 and 4 passes. The methodology for surface characterization is presented. The surfaces were characterized in terms of roughness, topography, wettability, chemical composition and integrity; being directly correlated with the three pulsed laser parameters. It was found that: the different combinations between the three pulsed laser parameters influenced the characteristics observed in the processed samples. The increase in speed and number of passes contributed to the increase in roughness, while the increase in power caused its reduction. Topographies with specific characteristics were verified for each combination of parameters. In terms of wettability, from the variation of parameters, some surfaces emphasized their hydrophobic character, others began to have a hydrophilic character. The variation of parameters changed the behavior of oxide formation in the resolidified region. Changes that compromise the integrity of the surfaces were not observed.
 
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Date de Publication
2022-03-31
 
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