Orientador: Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T04:57:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_VicenteGomes_M.pdf: 8561216 bytes, checksum: ca5ff7bf2778c2bee0cc0999a2d37d61 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O trabalho consiste na análise e desenvolvimento de uma prótese de joelho, em função dos movimentos da marcha humana. Serão estudados os componentes que compõe a prótese, os funcionamentos, as funções e as formas construtivas. Dentro deste estudo, será mostrado o projeto e o desenvolvimento de uma válvula hidráulica utilizada para comandar a prótese de joelho. Esta válvula será controlada através de um microcontrolador da família PIC. O microcontrolador acionará a válvula hidráulica através de um motor de passo. Com o sensoriamento na região plantar, são definidas as diferentes fases da marcha humana. Essas informações recebidas pelo microcontrolador, são processadas e de acordo com a fase da marcha humana, informa à válvula hidráulica através do motor de passo, se deve abrir, fechar de forma parcial ou total. O comando da válvula hidráulica, acionará o atuador hidráulico, executando a extensão ou a flexão do joelho, de acordo com a fase da marcha. / Abstract: Contribution to the development of the design of a hydraulics prosthesis anthropomorphous, of the lower limb. This project consists in the analysis, development, simulation and in the prototyping of a knee prosthesis in function of the movements of the human march. It will study the components that compose the prosthesis, its operations, its functions and its constructive forms. Inside this study it will be shown the design and development of a hydraulic valve used to command the knee prosthesis. This valve is controlled through a microcontroller of the PIC family. The microcontroller will activate the hydraulic valve through a step motor. Using sensors on the plaint region, will be defined the different phases of the human march. The information received from the microcontroller will be processed in accordance to the phase of the human march, this will send a command to the hydraulic valve, through the step motor, ordering it either to open, to close partially or totally. The command of the hydraulic valve will activate the hydraulic actor, executing the extension or the flexing of the knee, in accordance to the phase of the march. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FernandaHenriquesdos_M.pdf: 2590038 bytes, checksum: 807936f77ee66231cc661475d6643f25 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Na área médica, para se desenvolver um dispositivo que funcione como implante, deve-se utilizar materiais que sejam compatíveis para funções específicas do corpo humano, e esses são classificados como biomateriais. Neste trabalho, foram determinados os parâmetros que serão aplicados ao laser de infravermelho (condutividade térmica do material, densidade do material e comprimento de onda do laser) utilizado na máquina de prototipagem rápida, a qual será usada para a fabricação do implante. Este implante será composto por um biomaterial polimérico a base de Polivinilalcool (PVAl) e, terá como objetivo a substituição da cartilagem articular mandibular. Estudos já avaliaram as propriedades mecânicas de hidrogéis poliméricos de PVAl mostrando sua aplicabilidade como reparadores da cartilagem articular em articulação de quadril, porém a articulação mandibular é submetida à aplicações de cargas superiores havendo a necessidade de melhoria de suas propriedades mecânica. A mistura física de dois ou mais polímeros é denominada blenda polimérica e seu objetivo é aperfeiçoar ou modificar as propriedades dos materiais adequando-as para uma aplicação específica. A literatura relata que PVAl e Polivinilpirrolidona (PVP) são polímeros miscíveis entre si e, quando não reticulados são solúveis em água. O PVP é um polímero amorfo e autolubrificante, e por isso, foi escolhido para melhorar as propriedades mecânicas do PVAl. Blendas nas composições de 90:10 de PVAl e PVP respectivamente, reticuladas via laser infravermelho utilizando concentração de 2,5% de termoiniciador cianovalérico foram caracterizadas via Espectroscopia do Infravermelho Médio, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Extração sol-gel. Através desses experimentos foram determinados os parâmetros do laser para posterior utilização na máquina de prototipagem rápida. Foi possível também realizar a cura do material através do laser de infravermelho. A cura foi confirmada através dos outros ensaios realizados / Abstract: In the medical area to develop a device that functions as an implant, one should use materials that are compatible for specific functions of the human body, and these are classified as biomaterials. In this study, we determined the laser parameters that will be applied to the infrared laser (thermal conductivity, material density and wavelength of the laser) in rapid prototyping machine, which will be used to manufacture the implant. This implant is a polymeric biomaterial based on polyvinylalcool (PVAl) and will aim to replace the articular cartilage of the mandible. Studies have evaluated the mechanical properties of polymeric hydrogels PVAl showing its applicability as repairing articular cartilage in hip joint, but the mandibular joint is subjected to loads greater than applications having the need to improve their mechanical properties. The physical mixture of two or more polymers is called polymer blend and its goal is to improve or modify the properties of materials making them suitable for a specific application. The literature reports that PVAl and PVP polymers are miscible and, when not crosslinked, are soluble in water. PVP is an amorphous polymer and selflubricating, and therefore was chosen to improve the mechanical properties of PVAl. Blends in the compositions of 90:10 PVAl and PVP respectively, crosslinked using infrared concentration of 2.5% termoiniciador cianovaléric were characterized by mid-infrared spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) and sol-gel fraction. Through these experiments were determined laser parameters for subsequent use in rapid prototyping machine. It was also possible to realize the cure of material through the infrared laser. The cure was confirmed by other tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T18:36:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_Sirleida_M.pdf: 8006600 bytes, checksum: 8cef21f0033e6f1633e479a4cf983321 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da resistência à corrosão da liga ortopédica Ti-6AI-7Nb previamente laminada e forjada isotermicamente a quente em solução de Rank. Técnicas potenciodinâmicas foram usadas para determinação do potencial de corrosão, potencial de passivação, corrente de corrosão na região ativa e corrente de passivação. Os dados registrados nestes experimentos foram usados para estabelecer uma relação direta entre a resistência à corrosão da liga e a microestrutura obtida por diferentes condições de forjamento tais como valor de temperatura, grau de deformação e velocidade de deformação / Abstract: This work presents a study on the resistance to corrosion ofthe orthopaedic Ti-6AI-7Nb alloy previously, hot annealled and isothermically hot forged, in Hank's solution. Potentiodinamic technique was used for determination of corrosion potential, passivation potential, current of corrosion in the active region and current of passivation. Data recorded on these experiments were used for to establisch a direct relationship between corrosion resistence of the alloy and the microestructure obtained for different conditions of hot forging such as temperature, deformation depth and rate of deformation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:50:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chaves_RicardoRisso_D.pdf: 9843104 bytes, checksum: 552adaac65b1ef62a75ace004f34b677 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A escolha de materiais metálicos para utilização em implantes totais de quadril é feita com base na resistência mecânica, resistência à fadiga e à corrosão destes materiais, além da biocompatibilidade. As ligas de titânio têm se destacado sobre os aços inoxidáveis e as ligas CoCr, por possuir excelente relação resistência/peso, elevada resistência à corrosão e maior biocompatibilidade. A liga Ti-6AI-4V (% em peso), desenvolvida inicialmente para a indústria aeroespacial, apresenta-se como a liga de titânio mais empregada em implantes cirúrgicos, apesar de estudos realizados terem indicado o elemento vanádio como tóxico ao organismo humano. Por este motivo, novas ligas foram desenvolvidas com a finalidade de substituir o vanádio na função de estabilizador da fase r3. Dentre estas ligas, as do sistema Ti-AI-Nb, desenvolvidas na Europa por volta de 1985, apresentam-se como excelente alternativa, considerando-se a alta estabilidade química e biocompatibilidade do nióbio. Este trabalho teve por objetivo investigar a influência da variação dos teores de alumínio e nióbio na microestrutura e propriedades mecânicas de ligas do sistema Ti-Al-Nb, com composições próximas à liga Ti-6AI-7Nb. Os estudos elaborados abrangeram as técnicas de preparação das ligas através de fomo a arco, determinação das temperaturas de transformação de fase, análise da presença de elementos intersticiais e formação de compostos intermetálicos, determinação de porcentagem relativa de fases, ensaios de tração e de resistência à fadiga. Os resultados obtidos permitiram tecer considerações a respeito de teores de alumínio e nióbio que apresentam um conjunto de propriedades mecânicas mais adequadas para a utilização em próteses ortopédicas / Abstract: Metallic materiaIs for total hip prosthesis manufacturing are chosen based on their mechanical strength, fatigue and cOITosion resistance as well as biocompatibility. Titanium alloys present superior strength-to-weight ratio, higher corrosion resistance and higher biocompatibility when compared to stainless steel and Co-Cr alloys. The Ti-6AI-4V aIloy (weight %), firstly developed for aerospace industry, is the most used titanium alloy for medical applications, in spite of vanadium being considered as a toxic element to the human body. By this reason, new alloys were developed in order to replace vanadium as j3-phase stabilizer. Among these new aIloys, exceIlent alternatives were found in the Ti-AI-Nb system, developed in Europe at middle 80's, due to the high chemical stability and biocompatibility of niobium. The purpose of this work was to investigate the influence of the aluminium and niobium contents on the microstructure and meehanieal properties of some alloys in the Ti-AI-Nb system, with eompositions near Ti-6AI-7Nb. These studies eovered the alloy preparation in are furnaee, the determination of phase transformation temperatures by thermal analysis, the verifieation to the presenee of interstitial elements and the formation of intermetaIlics, the determination of relative phase ratio, tension test and fatigue test. The results allowed one to make eonsiderations about aluminium and niobium eontents that showed appropriate meehanical properties to fit orthopaedic prosthesis requirements / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_EderSocratesNajar.pdf: 12663062 bytes, checksum: 7370e7f28842390cf5ef88bf41daa49e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As ligas de Ti tipo ß exibem versatilidade em relação a propriedades mecânicas, que podem ser controladas por tratamentos térmicos específicos. Neste trabalho foram produzidas, processadas e caracterizadas amostras de ligas Ti-Nb-Sn, objetivando a fabricação de hastes de próteses totais de quadril. O trabalho incluiu a avaliação de transformações de fase durante tratamentos térmicos, a avaliação dos efeitos de tais tratamentos na microestrutura e no comportamento mecânico e finalmente, a proposição de processo de fabricação de hastes de próteses de quadril por forjamento a frio e de tratamentos térmicos coerentes com a solicitação mecânica do componente. Os resultados obtidos permitem descrever a decomposição da martensita e a formação das fases ß, ? e a. Tais informações foram aplicadas na seleção de condições ideais de tratamentos térmicos que possibilitaram o forjamento a frio com sucesso, gerando peças isentas de trincas ou outros defeitos indesejáveis. A aplicação de condições específicas de tratamento térmico a haste permitiu otimizar o comportamento mecânico da mesma. A parte superior da haste, que é submetida a esforços mais intensos, foi tratada termicamente, exibindo ao final alta resistência mecânica. Por outro lado, a parte inferior, que deve exibir comportamento compatível com deformações elástica dos ossos, foi processada de forma distinta, exibindo ao final, baixo módulo de elasticidade. / Abstract: ß type Ti alloys exhibit versatility in terms of mechanical properties, which can be tailored by using specific heat treatment conditions. In this work, Ti-Nb-Sn alloy samples were prepared, processed and characterized, aiming to produce femoral stems of total hip prostheses. The research included evaluations of phase transformations during heat treatments as well as analyses of the effect of such heat treatments on the microstructure and mechanical behavior. It also included the proposition of a manufacturing process of such stem using cold forging process and application of specific heat treatment conditions according to the component mechanical requirements. The results obtained allowed one to describe martensite decomposition as well as ß, ? e a phases precipitation. Such information has been applied in the selection of optimized conditions that allow successful cold forging, providing undesirable defects-free parts. Also, application of specific heat treatment conditions led to the optimization of the stem mechanical behavior. The stem upper section, which is usually subjected to higher mechanical stress, was submitted to aging heat treatment, resulting in higher mechanical strength. On the other hand, the lower section, which must have compatible performance with bone elastic deformation, was processed in a different manner to result in low elastic modulus. / Universidade Estadual de Campi / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Angelo Camilli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_EveliseAline_M.pdf: 1118469 bytes, checksum: 6b9e5d9f187903596cc09bef1862eaa1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O consumo de álcool ou nicotina é prejudicial à integridade do tecido ósseo, conseqüentemente, pode dificultar ou até mesmo impedir a fixação e manutenção dos implantes osseointegráveis. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos do etanol e nicotina sobre a resistência mecânica do osso e a neoformação óssea ao redor de implantes de hidroxiapatita, quando consumidos isoladamente e simultaneamente. Foram utilizados 20 ratos divididos em quatro grupos de 05, sendo controle (CT), álcool (A), nicotina (N) e nicotina+álcool (N+A). Após quatro semanas de consumo de álcool e/ou nicotina, corpos cerâmicos densos (HAD) e porosos (HAP) de hidroxiapatita foram implantados em cavidades produzidas cirurgicamente nas tíbias. Após as cirurgias os animais continuaram a consumir álcool e/ou nicotina. Completado noventa dias, os animais foram sacrificados e as tíbias e fêmures isolados para o processamento histológico e ensaio mecânico. Em todos os animais foi encontrado tecido ósseo junto aos corpos cerâmicos de HAD e HAP. O volume de osso formado ao redor dos corpos cerâmicos foi maior no grupo CT em relação aos demais grupos. Os animais do grupo N+A foram aqueles que apresentaram menor volume de osso neoformado. Nos animais do grupo A ocorreu formação de menor volume de osso ao redor dos implantes em relação aos animais do grupo Nicotina. A menor resistência do osso a cargas mecânicas foi encontrada nos animais do grupo N, A e N+A, respectivamente. De acordo com os resultados podemos concluir que o consumo de nicotina ou álcool produziu efeito negativo sobre a resistência mecânica do osso e osteogênese ao redor dos implantes de HAD e HAP. Em adição, o consumo simultâneo das duas substâncias intensificou os efeitos deletérios / Abstract: The consumption of alcohol or nicotine is harmful to the integrity and mechanical resistance of the bone. Consequently, it can difficult or even prevent the osseintegration and maintenance of bone implants. The objective of the present work was to evaluate the effects of the ethanol and nicotine on the mechanical resistance of the bone and newly formed bone around hydroxyapatite implants, when consumed separated and simultaneously. A total of 20 adults rats were divided into 4 groups of 5 rats each, being control (CT), alcohol (A), nicotine (N) and nicotine+alcohol (N+A). After four weeks of consumption of alcohol and nicotine, dense (HAD) and porous (HAP) ceramic bodies of hydroxyapatite were implanted in cavities produced surgically in the tibiae. After the implantation the animals continued to consume alcohol and nicotine. Completed ninety days, the animals were sacrificed and the tibiae and femurs were isolated to histological and mechanical studies. In all animals was founded newly formed bone around the ceramic bodies of HAD and HAP. The bone volume formed around of the ceramic bodies was larger in the group CT than that founded in the other groups. The animals of the group N+A presented smaller volume of newly formed bone. In the animals of the group A was founded smaller volume o bone than in the animals of the group N. The resistance of the femur to mechanical loads was smaller in the animals that consumed N+A, A e N respectively. In agreement with the results we can conclude that the nicotine or alcohol consumption produced negative effect on the mechanical resistance of the bone and osteogenesis around the HAD and HAP implants. In addition, the simultaneous consumption of the two substances intensified the harmful effects / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: William Dias Belangero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garrido_LuizFernando_M.pdf: 3331524 bytes, checksum: 50f44c5fff048c0f9e4c220b4f7e52f4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho in vivo, de implantes cilíndricos com altura e diâmetro de 5mm formados por cerâmica ß-tricálcio fosfato (ß-TCP) ou polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM) todos recobertos com hidrogel de poli (2-hidroxi etil metacrilato) - poli(metacrilato de metila-co-ácido acrílico) (75:25) (pHEMA/poli (MMA-co-AA)) para preencher defeitos osteocondrais nos joelhos direito e esquerdo de cães. Foram operados treze cães machos com peso entre 15 e 25 kg fornecidos pelo Canil do Centro Multi Institucional de Bioterismo da Unicamp, sem raça definida, em bom estado de nutrição, vacinados após período prévio de quarentena. Cinco cães foram utilizados como controle e oito foram seguidos por nove meses após a colocação dos implantes. Os implantes de cerâmica foram colocados no sulco troclear do joelho direito e os de polietileno no joelho esquerdo. Foram realizadas análises da superfície do implante macroscópica (in vivo e in vitro), mecânica e microscópica, com a finalidade de avaliar a formação de tecido sobre o implante, o seu desgaste, o se desempenho viscoelástico e a interface formada entre o implante e o tecido ósseo. Os implantes de cerâmica apresentaram desempenho inferior ao polimérico, em todos os critérios avaliados. Embora não tenha havido desgaste significativo na superfície do hidrogel os dois implantes estudados produziram abrasão na superfície da patela / Abstract: This study had the purpose of evaluating ¿in vivo¿ the performance of ß-TCP ceramic or extreme high molecular weight polyethylene cylindrical implants, with height and diameter of 5mm, all covered with poly(2-HEMA) ¿ poly(methyl methacrilate-co-acrilic acid) hydro gel (polyHEMA/poly(MMA-co-AA) (75:25) in order to fill in bone defects in both the right and left knees of dogs. Thirteen male dogs weighting between 15 and 25kg, supplied by UNICAMP¿s Centro Multi Institucional de Bioterismo, were operated. All the dogs were well nourished, vaccinated and the operation took place after a previous quarantine period. Five dogs were used as control and eight were followed for nine months after putting the implants. The ceramic implants were placed in the right knees and the polyethylene ones in the left knees. Macroscopic, mechanic and microscopic analyses of the implant surface, (both in vivo and in vitro) were performed, in order to evaluate the tissue formation on the implant, the wearing off of the implant, the viscoelastic performance and the interface between the implant and the bone tissue. The ceramic implants presented an inferior performance when compared to the polymeric ones, in all of the evaluated aspects. Although there was no significant degradation on the hydro gel surface, both studied implants produced erosion on the kneecap surface / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia

Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-08-09T14:59:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AnaAmelia_M.pdf: 19209454 bytes, checksum: 1a2efefc090d27e2715b48aad097989d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O desenvolvimento de novos materiais para a produção de implantes ortopédicos tem sido uma busca constante, devido principalmente ao aumento das aplicações clínicas e à necessidade de se alcançar maior durabilidade, diminuindo assim as cirurgias de revisão. O diamante CVD obtido por deposição química da fase vapor é um novo material com grande potencial de uso devido às suas excelentes propriedades físico-químicas. Dentre elas pode-se destacar a inércia química, extrema dureza e baixo coeficiente de atrito, características importantes para materiais que necessitam resistir ao desgaste e à corrosão produzida pelos fluídos do corpo humano. O objetivo deste estudo foi avaliar pela análise ¿in vitro¿ e ¿in vivo¿ a biocompatibilidade de tubos de diamante microcristalino e diamante nanocristalino produzidos pela deposição química de vapor em filamento quente (CVD). Palavras Chave: diamante CVD, biomateriais, implantes, próteses / Abstract: The development of new materials for orthopedic implants has been a quest due to the increasing number of clinical applications and necessity of achieving larger durability for lessening the need for revision surgeries. Diamond CVD (Chemical Vapour Deposition) is a new material with larger potential of future use due its excellent physico-chemical properties like for instance, high chemical inertness, extreme hardness and low friction coefficient. The aim of this study is to evaluate by ¿in vitro¿ and ¿in vivo¿ assays the biocompatibility of microcrystalline and nanocrystalline diamond self-sustaining tubes produced by hot-filament chemical vapor deposition (CVD). Key Words: chemical-vapor-deposited diamond, biomaterials, implants, prosthesis / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Cecilia A. C. Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_BeatrizLuci_D.pdf: 8612737 bytes, checksum: 5b82e95884b98b376d5146b5ea2586e9 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Apesar dos 30 anos de história, engenheiros e pesquisadores continuam procurando soluções para problemas que persistem até os dias de hoje, em relação à resistência ao desgaste de superfícies articuladas e à fixação aos tecidos ósseos de implantes ortopédicos de quadril. Esses problemas estão interligados, desde que a formação de grandes partículas nas articulações é o principal fator responsável pela perda da prótese e a qualidade da fixação do implante determina a produção dessas partículas. O material das amostras, analisadas neste trabalho, foi um dos empregados atualmente em próteses totais de quadril não cimentadas, ou seja, liga Ti6Al-7Nb revestida de hidroxiapatita (HA), aplicada através da técnica de aspersão por plasma. O principal objetivo deste trabalho foi apresentar uma alternativa para a avaliação da resistência da interface, utilizando-se uma nova técnica, rápida e confiável. As informações contidas estão relacionadas à técnica de deposição de materiais em forma de pó através de aspersão por plasma; ao estudo da resistência à adesão da HA sobre a liga de titânio através de ensaio de nanorisco e à caracterização superficial das amostras por determinação da rugosidade superficial, difração de raio-X e imagens do Microscópio Eletrônico de Varredura / Abstract: In spite of 30 years of history, engineers and researchers in general, are still trying to find solutions for the problems related to wear resistance of sliding surfaces and related to biological attachment of hip prostheses. These two questions are connected since the debris released in the joints are the main factor for loosing the prostheses and the fixation quality determines the production of those debris. The samples analyzed on this work were made of materials presently applied on hip prostheses like Ti-6Al-7Nb alloy with hydroxyapatite coating applied by plasma spray method. The main purpose of this work was to present an alternative to analyze the adhesion strength between the HA and the Ti-6Al-7Nb alloy using a new technique, fast and reliable. The information presented are related to the plasma spray' s deposition technique using powdered materials, to the evaluation of the interface between the two materials through the nanoscratch test and to the surface characterization using a mechanical profiler (profilometer), an X-Ray Diffract meter and a Scanning Electron Microscope / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_DaltonDanielde_M.pdf: 2611996 bytes, checksum: 6f81a7094a8af1637dc4d3bda71dacd3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de ligas do sistema Ti-Nb-Zr como biomaterial é promissor em razão de sua boa biocompatibilidade, alta resistência à corrosão, elevada resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade. As propriedades mecânicas de ligas Ti-Nb-Zr podem ser manipuladas variando-se o teor de Nb e Zr no componente, o que é obtido aplicando-se o processo de manufatura aditiva LENS®. Tal processo é uma técnica inovadora e permite produzir componentes tridimensionais com gradientes de composição e consequentemente, com gradientes funcionais. Materiais com gradiente funcionais são exigidos, em alguns casos, no reparo de tecidos duros do corpo humano. Por exemplo, em placas de fixação de fratura óssea é interessante alto módulo de elasticidade em regiões próximas à fratura e baixo módulo de elasticidade em regiões adjacentes à fratura. O objetivo desse trabalho foi estudar, do ponto de vista metalúrgico, a possibilidade de se produzir materiais para aplicação ortopédica fabricados com ligas Ti-Nb-Zr com gradientes de composição aplicando-se o processo LENS®. Para isso foram produzidos lingotes medindo 12 x 12 x 55 mm, com extremidades com composições nominais de Ti-35Nb-10Zr (% em peso) (região de baixo módulo), a região central de Ti CP (região de alto módulo) e as regiões entre o centro e as extremidades, com composições intermediárias. Cada lingote foi cortado simetricamente no sentido longitudinal, resultando em duas amostras (placas). Uma amostra foi caracterizada no estado como solidificada e a outra, após tratamento térmico de solubilização a 1000 °C por 1 h e resfriada em água. A caracterização das amostras envolveu fluorescência de raios-X e análise de teor de O e N para determinação da composição. Microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados e difração de raios-X foram utilizadas para análise microestrutural. Nanoindentação, medida de microdureza Vickers e análise de módulo de elasticidade por ultrassom para análise do comportamento mecânico. Verificou-se que é possível obter materiais com gradientes funcionais pelo processo LENS® dentro do sistema Ti-Nb-Zr. As amostras apresentaram módulo de elasticidade variando entre 65 a 110 GPa ao longo de seu comprimento / Abstract: The use of Ti-Nb-Zr alloys system as biomaterial is promising due to its good biocompatibility, high corrosion resistance, high strength and low modulus of elasticity. The mechanical properties of Ti-Nb-Zr alloys can be manipulated varying the content of Nb and Zr in the component production. This variation is obtained by applying the additive manufacturing process LENS®. This process is a novel technique and allows the production of three-dimensional components with compositional gradients and hence with functional gradients. Functionally graded materials are required in some cases, for repair of hard tissues of human body. In bone fracture fixation plates, for example, is interesting that the closest fracture regions possess high Young's modulus while adjacent fracture regions low Young's modulus. The aim of this work was to study, of metallurgical point of view, the possibility of producing materials, for orthopedic application, manufactured with Ti-Nb-Zr alloys with composition gradients applying the LENS®. To this, ingots measuring 12 x 12 x 55 mm were produced. Its ends were produced with the nominal composition Ti-35Nb-10Zr (wt%) (low modulus region), the central region was produced with CP Ti (high modulus region) and the regions between the extremities and central, with intermediate composition. Each ingot was symmetrical cut in longitudinal way, resulting in two samples (plates). One sample was characterized as the solidified state and the other one, after solubilization heat treatment at 1000 °C for 1 h and cooled in water. The samples were characterized by X-rays fluorescence and analysis of O and N content for compositions determining. Scanning electron microscopy, electron backscattering diffraction and X-ray diffraction were used for microstructural analysis. Nanoindentation technique, Vickers microhardness measure and measurement of Young's modulus by ultrasound were used for mechanical properties analysis. It has been found that it is possible to obtain functional gradients materials by the LENS® process within Ti-Nb-Zr system. The samples had modulus ranging from 65 to 110 GPa along its length / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica