Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5978.pdf: 11727715 bytes, checksum: 7ecd56710aed6f64b6e687a355a259bf (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / The growing demand for increasingly resistant and biocompatible with the human body implantable materials, has led to an increase in demand for new metallic biomaterials. Some materials, such as titanium and its alloys, especially the Ti-6Al-4V, are widely used in the manufacture of orthopedic implants due to their excellent biocompatibility, high corrosion resistance and low density. However, the characteristics of these materials are not considered optimal, mainly because they have a high value of the elastic modulus when compared to the human bone. Include, that in the last decade studies have revealed diseases associated with elements such as Al and V, present in the alloy Ti-6Al-4V. Thus, it have looked for alternatives to the alloys used as biomaterials, still having one common element titanium, but having no toxic elements such as 𝛽 type titanium alloys, formed by non-toxic elements such as Nb, Ta, Zr, Mo and Sn has shown that lower values of modulus, greater fatigue resistance and corrosion resistance, exhibiting excellent biocompatibility. Accordingly, the alloys formed by Ti-Ta become promising candidates as biomaterials, since it has been observed that the content of Ta affects the value of the elastic modulus. For some compositions of this alloy, lower modulus values of this alloys that are currently used in biomedical applications were observed. However, the alloys formed by Ti-Ta still have properties that have been little studied. Thereby, the objectives of this master s project consist in getting the alloy Ti-40Ta and its characterization by means of the technique of mechanical spectroscopy, as of its elements that compose the alloy. The technique of mechanical spectroscopy to be non-destructive, it is widely used for providing the anelastic spectrum (oscillation frequency and internal friction as a function of temperature) is considered sensitive to phase transitions and dynamic processes, which are essential for understanding the structural changes occurring in these materials. This study was determined the dynamic elastic modulus for the pure Ti and Ta elements, and the Ti-40Ta through flexural vibrations. The elastic modulus found for the alloy at room temperature was (71 ± 5) GPa, which is in accordance with results available in the literature. The value of modulus of the alloy is lower when compared to the commercial biomedical alloys and is closer to that of human bone, which makes the alloy Ti-40Ta a potential candidate to be used in biomedical applications. / A crescente demanda por materiais implantáveis cada vez mais resistentes e biocompatíveis com o organismo humano, tem levado a um aumento na procura por novos biomateriais metálicos. Alguns materiais, como o titânio e suas ligas, com destaque para a liga Ti-6Al-4V, são largamente utilizados na fabricação de implantes ortopédicos devido as suas excelentes características como biocompatibilidade, alta resistência à corrosão e baixa densidade. Entretanto, as características desses materiais ainda não são consideradas ideais, principalmente porque apresentam um alto valor do módulo de elasticidade quando comparado com o osso humano. Cabe mencionar, que na última década estudos revelaram doenças associadas a elementos como o Al e V, presentes na liga Ti-6Al-4V. Desta forma, busca-se alternativas às ligas empregadas como biomateriais, ainda contendo como elemento principal o titânio, mas que não possuam elementos tóxicos. Estudos recentes mostram que as ligas de titânio tipo 𝛽, formadas por elementos não tóxicos como Nb, Ta, Zr, Mo e Sn, tem apresentado valores mais baixos módulo de elasticidade, maior resistência à fadiga e maior resistência à corrosão, além de exibir uma excelente biocompatibilidade. Neste sentido, as ligas formadas por Ti-Ta tornaram-se candidatas promissoras como biomateriais, uma vez que, foi observado que o teor de Ta afeta o valor do módulo de elasticidade. Para algumas composições, desta liga, foram observados valores de módulo inferiores as ligas de Ti que atualmente são empregadas em aplicações biomédicas. No entanto, as ligas formadas por Ti-Ta ainda possuem propriedades pouco estudadas. Deste modo, os objetivos deste projeto de mestrado consistem na obtenção da liga Ti-40Ta e na sua caracterização por meio da técnica de espectroscopia mecânica, bem como a de cada elemento que compõem a liga. A técnica de espectroscopia mecânica, por ser não destrutiva, é amplamente usada por fornecer o espectro anelástico (frequência de oscilação e atrito interno em função da temperatura), sendo considerada sensível a transições de fase e a processos dinâmicos, que são essenciais para compreender as alterações estruturais que ocorrem nestes materiais. Neste estudo, determinou-se o módulo de elasticidade dinâmico para os elementos puros, Ti e Ta, e para a liga Ti-40Ta por meio das vibrações flexurais. O módulo de elasticidade encontrado para a liga, em temperatura ambiente, foi de (71 ± 5) GPa, estando em concordância com os resultados disponíveis na literatura. O valor de módulo da liga é menor quando comparado ao das ligas biomédicas comerciais e está mais próximo a do osso humano, o que a torna a liga Ti-40Ta uma potencial candidata a ser empregada em aplicações biomédicas.

Os projetos de carrocerias veiculares atuais procuram desenvolver estruturas leves, seja para reduzir o consumo de combustível, no caso dos motores de combustão interna, seja para maior autonomia de bateria, no caso dos veículos elétricos e híbridos. Redução no consumo de combustível significa redução na emissão de poluentes. As estruturas precisam ser leves, mas cada vez mais resistentes e rígidas a fim de proporcionar máximo conforto e segurança aos ocupantes. Estas premissas têm levado ao contínuo desenvolvimento dos materiais. No caso dos aços, um dos processos que tem permitido a melhora significativa das propriedades mecânicas é a estampagem a quente. Nos últimos anos, as peças estampadas a quente têm ocupado lugar de destaque na estrutura das carrocerias veiculares por estarem em sintonia com as demandas mencionadas. Há muitas pesquisas em curso para esta tecnologia, seja nos materiais, nos meios de produção, nos revestimentos e em aplicações. O aço mais utilizado neste processo, 22MnB5, também apresenta o chamado efeito bake hardening; a tensão de escoamento é aumentada após tratamento térmico realizado em temperaturas próximas a 200 °C. Neste trabalho, visando à melhoria nas propriedades mecânicas, amostras foram tratadas termicamente na faixa de temperatura supracitada. Após isso, dados obtidos de ensaios mecânicos foram inseridos em programas de simulação de impacto lateral cujo resultado foi a redução na intrusão na célula de sobrevivência. O efeito bake hardening também propiciou um aumento na absorção da energia de impacto em teste estático feito com barras de proteção lateral. O mecanismo metalúrgico envolvido no fenômeno, devido à difusão de intersticiais foi evidenciado no ensaio de atrito interno. / The current auto body projects seek to build light structures whose immediate impact is in the reduction in fuel consumption of internal combustion engines or in longer battery life for electric and hybrid vehicles. Reduction in fuel consumption means reduced emissions. The structures need to be lightweight, but increasingly resistant to provide maximum comfort and safety to the occupants. These demands led to the continuous development of new materials. In the case of the steels hot stamping has allowed significant improvement in the mechanical properties. In recent years, hot stamped parts took prominent place in the structure of auto bodies to be in line with the mentioned demands. There are a lot of researches lines for this technology: materials, modes of production, coatings and applications. The most commonly used steel in this process, 22MnB5, also exhibits the bake hardening effect: its yield strength is increased after thermal treatment at temperatures close to 200 °C. To verify this improvement in the mechanical properties, samples were thermally treated. After that, data obtained from mechanical tests were inserted into side-crash simulation programs that resulted in a reduction in intrusion in the passengers compartment. The bake hardening effect also provided an increase in the absorption of the impact energy in a static test done with door beam. The metallurgical mechanism involved in the phenomenon, due to the movement of interstitial was evidenced in the internal friction test.