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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2016.tde-23092020-093433
Documento
Autor
Nome completo
Narayanna Marques Ferreira Mendes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Takiishi, Hidetoshi (Presidente)
Rossi, Jesualdo Luiz
Saeki, Margarida Juri
Schneider, Sandra Giacomin
Wendhausen, Paulo Antônio Pereira
Título em português
Obtenção e caracterização de ligas à base de Ti-Nb-Zr-(Ta) processadas por metalurgia do pó para aplicação como biomaterial
Palavras-chave em português
ligas de titânio
metalurgia do pó
tratamento térmico
Resumo em português
Ligas quaternárias de titânio do sistema Ti-Nb-Ta-Zr são aplicadas como biomaterial devido à baixa massa específica, alta resistência ao desgaste, elevada resistência à corrosão, alta rigidez, baixo módulo de elasticidade e alta biocompatibilidade. O objetivo deste estudo foi analisar a atuação do tântalo como elemento estabilizador da fase β na formação de novas ligas quaternárias de Ti-Nb-Ta-Zr utilizando como base, a composição da liga ternária Ti-13Nb-13Zr, avaliando sua influência nas transformações microestruturais, mudanças de fases, microdureza e resistência à corrosão. Foram obtidas, ligas nas seguintes formulações, Ti-(13-x)Nb-(x)Ta-13Zr e Ti-13Nb-(13-y)Zr-(y)Ta com x, y = 1,5 - 3 - 4,5 e 6 % em massa. Os pós de partida (Ti, Nb e Zr) foram obtidos pelo método de hidrogenação e homogeneizados com Ta-cp em moinho planetário de alta energia. As amostras foram compactadas em matriz cilíndrica uniaxial seguidas de compactação isostática à frio, depois, sinterizadas com temperatura de 1150 °C / 10 h em vácuo e diferentes condições de resfriamento. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, massa específica, técnica de difração de raios X, microdureza Vickers e ensaio eletroquímico de corrosão. A liga quaternária que produziu melhor resultado comparado a liga ternária foi a composição com 6 % em massa de tântalo, Ti-13Nb-6Ta-7Zr, com microestrutura composta de uma matriz de fase β e regiões de fase α com grãos equiaxiais e estruturas Widmanstätten, 96 % da densidade teórica, 347 HV de microdureza e densidade de corrente 2 x 10-11 A cm-2.
Título em inglês
Obtention and characterization of the alloys-based Ti-Nb-Zr-(Ta)
Palavras-chave em inglês
heat treatment
powder metallurgy
titanium alloys
Resumo em inglês
Quaternary titanium alloys of Ti-Nb-Zr-Ta system are applied as biomaterial due low density, high strength wear, good corrosion resistance, high stiffness, low Young's modulus and high biocompatibility. The aim the present research was study tantalum effect as β stabilising elements to formation new quaternary Ti-Nb-Zr-Ta alloys based on the Ti-13Nb-13Zr alloy, evaluating the influence the microstructure transformations, phase changes, microhardness and corrosion resistance. Ti-(13-x)Nb-xTa-13Zr and Ti-13Nb-(13-y)Zr-(y)Ta alloys, where x, y = 1.5 - 3 - 4.5 and 6 %wt were produced. The starting powders (Ti, Nb and Zr) were obtained by hydrogenation method and homogenized with metallic tantalum high-energy planetary milling. Samples were produced by uniaxial and cold isostatic pressing with consolidation by sintering at 1150 °C for 10 hours under high vacuum under and different condition coolling. Sintered samples were characterized for SEM-EDS, density by Archimedes method, XRD, microhardness Vickers and potentiodynamic measurements. The quaternary alloy with better result compared to ternary alloy was the composition 6 %wt-Ta, Ti-13Nb-6Ta-7Zr. The microstructure of alloy consists of β-phase matrix and α-phase region of two structures: equiaxed and needle-like grains, known as Widmanstätten, with values of 96 % theoretical density, 347 HV, current density 2 x 10-11 A cm-2.
 
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2016MendesObtencao.pdf (13.61 Mbytes)
Data de Publicação
2020-09-24
 
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