Os implantes dentários de titânio comercialmente puro (Ticp) grau 4 e os de titânio-alumínio-vanádio (Ti6Al4V) grau 5, possuem boas propriedades mecânicas. No entanto, algumas situações clínicas com restrição de espessura óssea impedem a utilização dos implantes com 3.75mm de diâmetro tradicionalmente fabricados em titânio 4 e que apresentam resistência mecânica testada em profusão. Como a liga de grau 5 possui superior resistência à tração e à fadiga, este estudo objetiva analisar a resposta óssea do titânio grau 4 e grau 5 em implantes curtos e estreitos através da análise do contato osso-implante (BIC) e da área de neoformação óssea. Para este fim, o presente estudo utilizou 15 coelhos da raça New Zealand, que receberam um total de trinta implantes divididos em suas tíbias direita e esquerda. Os implantes de grau 4 e de grau 5, com dimensões de 3.5x8mm e 2.9x7mm, respectivamente, foram fornecidos pela empresa NEODENT® (Curitiba-Brasil). Neste estudo, dois grupos foram formados, um com implantes de titânio grau 4 e outro com implantes de titânio grau 5, ambos contendo quinze implantes curtos e estreitos. Cortes histológicos foram realizados após duas semanas de osseointegração. Mensurações no analisador de imagens ImageJ foram feitas para verificar o BIC e a área de osso neoformado. Para a análise dos dados estatísticos, utilizou-se o teste t de Student para amostras independentes com nível de significância de p<0.05. Os resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos nos dois tipos de análises. A média dos valores de BIC do titânio grau 4 obteve o valor médio mais alto de 56,53%, variando de 95,74% a 9,4%. O grupo de titânio grau 5 apresentou média de 50,63%, variando entre 84,3% e 13,12%. Com base em imagens com fluorescência, realizou-se análise da área óssea. O grupo de titânio grau 5 apresentou valor de 46,3% (variando entre 79% a 14,21%) em fluorescência, número ligeiramente maior do que o verificado no grupo de titânio grau 4 (44,73%, com variância entre 78,93% e 18,36%). Com isso, concluiu-se que implantes de titânio de grau 4 e de grau 5 obtiveram respostas biológicas equivalentes, quando avaliados o BIC e a área óssea neoformada. / Commercially pure titanium implants (Ticp) of degree IV and of titanium-aluminum-vanadium degree V have good mechanical properties. However some clinical situations with limited bone thickness preclude the use of traditionally implants with 3.75mm diameter made from titanium IV and present strength tested in profusion. In addition, degree V alloy shows higher resistance to traction and fatigue, this study aims to analyze the bone response to degree IV and degree V titanium in short and narrow implants with the same surface treatment through the analysis of the bone-to-implant contact (BIC) and the area of the new bone formation. For such purpose, this study used15 New Zealand white rabbits which had a total of thirty implants inserted in their right and left tibiae. Both degree IV and degree V implants, measuring 3.5x8mm and 2.9x7mm, respectively, were provided by dental implant manufacturer NEODENT® (Curitiba-Brazil). The implants were allocated into two distinct groups. Fifteen short and narrow implants of degree IV were utilized in a group, whereas fifteen short and narrow implants of degree V were employed in the other group. Histological sections samples were carried out after a two-week period of osseointegration. Subsequently, measurements were calculated using ImageJ software in order to verify the BIC and the area of the newly grown bone. Analysis of statistical data of independent samples with significance level p<0.05 was carried out via Student\'s t-test. Results showed no statistically substantial difference between both groups regarding both measurement activities. The media values BIC for the degree IV titanium group reached the highest average value of 56,53%, varying from 95,74% to 9,4%. The degree V titanium group averaged 50,63%, oscillating between 84,3% and 13,12%. The bone areas were analyzed based on images with fluorescence. The degree V titanium group reached the percentage of 46,3% (varying from 79% to 14,21%) in fluorescence whereas the degree IV titanium group had a percentage of 44,73% (varying between 78,93% and 18,36%). Therefore, both degree IV and degree V implants had equivalent biological responses based on the analysis of BIC and newly grown bone areas.

Os implantes dentários de titânio comercialmente puro (Ticp) grau 4 e os de titânio-alumínio-vanádio (Ti6Al4V) grau 5, possuem boas propriedades mecânicas. No entanto, algumas situações clínicas com restrição de espessura óssea impedem a utilização dos implantes com 3.75mm de diâmetro tradicionalmente fabricados em titânio 4 e que apresentam resistência mecânica testada em profusão. Como a liga de grau 5 possui superior resistência à tração e à fadiga, este estudo objetiva analisar a resposta óssea do titânio grau 4 e grau 5 em implantes curtos e estreitos através da análise do contato osso-implante (BIC) e da área de neoformação óssea. Para este fim, o presente estudo utilizou 15 coelhos da raça New Zealand, que receberam um total de trinta implantes divididos em suas tíbias direita e esquerda. Os implantes de grau 4 e de grau 5, com dimensões de 3.5x8mm e 2.9x7mm, respectivamente, foram fornecidos pela empresa NEODENT® (Curitiba-Brasil). Neste estudo, dois grupos foram formados, um com implantes de titânio grau 4 e outro com implantes de titânio grau 5, ambos contendo quinze implantes curtos e estreitos. Cortes histológicos foram realizados após duas semanas de osseointegração. Mensurações no analisador de imagens ImageJ foram feitas para verificar o BIC e a área de osso neoformado. Para a análise dos dados estatísticos, utilizou-se o teste t de Student para amostras independentes com nível de significância de p<0.05. Os resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos nos dois tipos de análises. A média dos valores de BIC do titânio grau 4 obteve o valor médio mais alto de 56,53%, variando de 95,74% a 9,4%. O grupo de titânio grau 5 apresentou média de 50,63%, variando entre 84,3% e 13,12%. Com base em imagens com fluorescência, realizou-se análise da área óssea. O grupo de titânio grau 5 apresentou valor de 46,3% (variando entre 79% a 14,21%) em fluorescência, número ligeiramente maior do que o verificado no grupo de titânio grau 4 (44,73%, com variância entre 78,93% e 18,36%). Com isso, concluiu-se que implantes de titânio de grau 4 e de grau 5 obtiveram respostas biológicas equivalentes, quando avaliados o BIC e a área óssea neoformada. / Commercially pure titanium implants (Ticp) of degree IV and of titanium-aluminum-vanadium degree V have good mechanical properties. However some clinical situations with limited bone thickness preclude the use of traditionally implants with 3.75mm diameter made from titanium IV and present strength tested in profusion. In addition, degree V alloy shows higher resistance to traction and fatigue, this study aims to analyze the bone response to degree IV and degree V titanium in short and narrow implants with the same surface treatment through the analysis of the bone-to-implant contact (BIC) and the area of the new bone formation. For such purpose, this study used15 New Zealand white rabbits which had a total of thirty implants inserted in their right and left tibiae. Both degree IV and degree V implants, measuring 3.5x8mm and 2.9x7mm, respectively, were provided by dental implant manufacturer NEODENT® (Curitiba-Brazil). The implants were allocated into two distinct groups. Fifteen short and narrow implants of degree IV were utilized in a group, whereas fifteen short and narrow implants of degree V were employed in the other group. Histological sections samples were carried out after a two-week period of osseointegration. Subsequently, measurements were calculated using ImageJ software in order to verify the BIC and the area of the newly grown bone. Analysis of statistical data of independent samples with significance level p<0.05 was carried out via Student\'s t-test. Results showed no statistically substantial difference between both groups regarding both measurement activities. The media values BIC for the degree IV titanium group reached the highest average value of 56,53%, varying from 95,74% to 9,4%. The degree V titanium group averaged 50,63%, oscillating between 84,3% and 13,12%. The bone areas were analyzed based on images with fluorescence. The degree V titanium group reached the percentage of 46,3% (varying from 79% to 14,21%) in fluorescence whereas the degree IV titanium group had a percentage of 44,73% (varying between 78,93% and 18,36%). Therefore, both degree IV and degree V implants had equivalent biological responses based on the analysis of BIC and newly grown bone areas.

A liga Ti-6Al-4V apresenta excelentes propriedades mecânicas, baixa densidade, alta dureza e resistência à corrosão. Entretanto, tratamentos superficiais como a nitretação por plasma são amplamente utilizadas para melhorar a resistência a fadiga desta liga. O objetivo deste trabalho foi tratar termoquimicamente a liga Ti-6Al-4V por meio da nitretação por plasma a fim de verificar a sua influência nas propriedades de fadiga e comparar os resultados obtidos com as não nitretadas. Este tratamento superficial foi realizado com o objetivo de retardar a etapa de nucleação da trinca. A nitretação por plasma foi realizada em temperaturas em torno de 720°C por 4 horas, numa atmosfera de N2, Ar e H2 (5:5:1). Foi realizado um tratamento térmico nas amostras para se obter a microestrutura de Widmanstätten. A temperatura usada foi de 1050°C por 30 minutos. A caracterização microestrutural das amostras nitretadas e não nitretadas foi realizada usando difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO), e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da difração de raios X das amostras nitretadas mostram a presença de fases: &alpha;, &beta;, &epsilon;-Ti2N, e &delta;-TiN e nas amostras não nitretadas as fases &alpha; e &beta;. Essas análises revelaram a presença de uma superfície rica em nitretos seguida de uma zona de difusão com nitrogênio na matriz. A rugosidade superficial foi estudada, e foi observada um aumento na rugosidade de 61% após a nitretação. Os testes de fadiga foram realizados em uma máquina de ensaios flexo rotativa, com uma razão de carregamento R=-1 . Os resultados obtidos mostraram que as propriedades de fadiga foram melhoradas após a nitretação por plasma, retardando a etapa de nucleação de trinca. / The Ti-6Al-4V alloy presents excellent mechanical properties, low density, high toughness and corrosion resistance. However, surface treatments like plasma nitriding are widely used to improve the fatigue resistance of this alloy. Therefore, the aim of this work was to treat thermochemically Ti-6Al-4V alloy by means of plasma nitriding to verify its influence in fatigue properties and compare the results with the untreated ones. This surface treatment was performed with the purpose of retards the crack initiation. The plasma nitriding was performed in temperatures around 720°C for 4 hours, with a gas atmosphere N2, Ar and H2 (5:5:1). A heat treatment was made in the samples to obtain a Widmanstätten microstructure. The temperature used was 1050°C for 30 minutes. Microstructural characterizations of nitrided and non-nitrided samples were carried out using X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The XRD results of the nitrided sample showed the presence of the &alpha;, &beta;, &epsilon;-Ti2N, and &delta;-TiN phases. These analyses revealed a surface layer rich in nitrides on the surface, followed by a diffusion layer of nitrogen in the matrix. The surface roughness was compared between the nitrided and non-nitrided layer, and it was observed that the roughness increased 61% after the plasma nitriding. Fatigue tests were performed in a rotating bending testing machine with a stress ratio (R=-1). The results obtained in fatigue tests showed that the fatigue properties were improved after plasma nitriding, retarding the crack initiation.

Orientador: Ruís Camargo Tokimatsu / Resumo: Esse trabalho tem a finalidade de projetar, com base em levantamento bibliográfico, uma prótese de disco intervertebral de Ti6Al4V pelo processo DMLS. Os sistemas de imagem de tomografias computadorizadas e ressonâncias magnéticas trabalham de maneira semelhante. Imagens em 3D de dados dos pacientes são construídas através da combinação de fatias 2D tomadas a partir de sistemas de sensores e da interpolação entre eles. A distância entre as fatias desses sistemas de imagens é grosseira comparada com a tecnologia da manufatura aditiva, portanto, esses processos combinam as imagens das fatias dentro de um software para criar um modelo 3D sobrepondo camadas, devido a essa sinergia entre os dois tipos de sistema, pesquisadores de todo o mundo tentam melhorar e inventar próteses para substituir o disco intervertebral através da ciência. Os resultados mostraram que a fabricação de uma prótese de disco com junta esférica pelo processo de manufatura aditiva é viável, porém nos segmentos menores, como na cervical ainda são difíceis de produzir devido à altura do disco intervertebral e ao limite da dimensão das camadas da manufatura aditiva, que atualmente estão por volta dos 20μm, por isso requerem tratamentos superficiais após sua fabricação. Espera-se que este trabalho possa ajudar futuros pesquisadores da área de biomecânica da coluna vertebral. / Abstract: This work has the purpose of designing, based on a bibliographical survey, an intervertebral disc prosthesis of Ti6Al4V by the DMLS process. Computed tomography (CT) imaging systems and MRIs work similarly. 3D images of patients data are constructed by combining 2D slices taken from sensor systems and interpolating between them. The distance between the slices of these imaging systems is rough compared to the additive manufacturing technology, so these processes combine the slice images within a software to create a 3D model overlapping layers because of this synergy between the two system types, researchers around the world try to improve and devise prostheses to replace the intervertebral disc through science. The results showed that the manufacture of a disc prosthesis with spherical joint by the additive manufacturing process is feasible, but in the smaller segments, such as in the cervical still difficult to produce due to the height of the intervertebral disc and to the limit of the size of the layers of the manufacture additives, which are currently around 20μm, so they require surface treatments after their manufacture. It is hoped that this work may help future researchers in the area of spinal biomechanics. / Mestre

Submitted by BRUNO FONTOURA DA SILVA COLMAN (brunocolman@hotmail.com) on 2018-05-03T15:19:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado - Bruno Colman Rev.36_03-05-2018.pdf: 5215084 bytes, checksum: 2152650458ee3ee274744cb5b222bb3c (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-05-03T17:05:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 colman_bfs_me_ilha.pdf: 5215084 bytes, checksum: 2152650458ee3ee274744cb5b222bb3c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T17:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 colman_bfs_me_ilha.pdf: 5215084 bytes, checksum: 2152650458ee3ee274744cb5b222bb3c (MD5) Previous issue date: 2018-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esse trabalho tem a finalidade de projetar, com base em levantamento bibliográfico, uma prótese de disco intervertebral de Ti6Al4V pelo processo DMLS. Os sistemas de imagem de tomografias computadorizadas e ressonâncias magnéticas trabalham de maneira semelhante. Imagens em 3D de dados dos pacientes são construídas através da combinação de fatias 2D tomadas a partir de sistemas de sensores e da interpolação entre eles. A distância entre as fatias desses sistemas de imagens é grosseira comparada com a tecnologia da manufatura aditiva, portanto, esses processos combinam as imagens das fatias dentro de um software para criar um modelo 3D sobrepondo camadas, devido a essa sinergia entre os dois tipos de sistema, pesquisadores de todo o mundo tentam melhorar e inventar próteses para substituir o disco intervertebral através da ciência. Os resultados mostraram que a fabricação de uma prótese de disco com junta esférica pelo processo de manufatura aditiva é viável, porém nos segmentos menores, como na cervical ainda são difíceis de produzir devido à altura do disco intervertebral e ao limite da dimensão das camadas da manufatura aditiva, que atualmente estão por volta dos 20μm, por isso requerem tratamentos superficiais após sua fabricação. Espera-se que este trabalho possa ajudar futuros pesquisadores da área de biomecânica da coluna vertebral. / This work has the purpose of designing, based on a bibliographical survey, an intervertebral disc prosthesis of Ti6Al4V by the DMLS process. Computed tomography (CT) imaging systems and MRIs work similarly. 3D images of patients data are constructed by combining 2D slices taken from sensor systems and interpolating between them. The distance between the slices of these imaging systems is rough compared to the additive manufacturing technology, so these processes combine the slice images within a software to create a 3D model overlapping layers because of this synergy between the two system types, researchers around the world try to improve and devise prostheses to replace the intervertebral disc through science. The results showed that the manufacture of a disc prosthesis with spherical joint by the additive manufacturing process is feasible, but in the smaller segments, such as in the cervical still difficult to produce due to the height of the intervertebral disc and to the limit of the size of the layers of the manufacture additives, which are currently around 20μm, so they require surface treatments after their manufacture. It is hoped that this work may help future researchers in the area of spinal biomechanics. / CAPES - PROPG

As ligas Ti-??constituem um grupo promissor de ligas de titânio em termos de processamento, propriedades e aplicações potenciais. Além do projeto da liga em termos de composição, a obtenção de microestruturas adequadas por meio de tratamentos térmicos é necessária para otimizar o balanço entre resistência mecânica e tenacidade. O presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento em fadiga de alto ciclo da liga Ti-13V-11Cr-3Al, uma liga de alta resistência mecânica destinada ao emprego na indústria aeroespacial, sob duas condições de tratamento. O material foi recebido na forma de barras com 7,6 mm de diâmetro, apresentando microestrutura composta por grãos alongados e propriedades em tração combinando alto limite de resistência (1.479 MPa) e razoável ductilidade (deformação verdadeira de fratura igual a 0,217). O material foi tratado termicamente em duas condições: recozimento a vácuo a 750?C por 1 h com resfriamento lento, e tratamento flash em banho de sal a 650?C por 6 min, com posterior têmpera em água. O tratamento flash resultou em melhor combinação de resistência mecânica e ductilidade, avaliadas pelo ensaio de tração. O estudo da resistência à fadiga baseou-se na obtenção de curvas ?/N por meio de ensaios de flexão rotativa (R = -1) empregando-se corpos de prova do tipo viga em balanço. Para cada condição microestrutural, foram obtidas duas curvas ?/N, uma com amostras polidas e outra empregando-se corpos de prova com concentradores de tensão geométricos (entalhes), visando avaliar a sensibilidade ao entalhe desta liga nas duas condições microestruturais. O material submetido ao tratamento flash apresentou maior dispersão e menor resistência à fadiga, comparado ao material recozido; no entanto apresentou também menor sensibilidade ao entalhe em vidas longas (106 ciclos). O trabalho foi complementado por exames fractográficos para a identificação dos pontos de iniciação da fratura. / The Ti-??alloys are a promising group of titanium alloys in terms of processing, properties and potential applications. In order to achieve the optimum balance between strength and toughness it is necessary, besides determining a proper composition in the alloy design, to obtain suitable microstructures by means of thermo-mechanical process and heat treatment. This study aimed to assess the high cycle fatigue behavior of Ti-13V-11Cr- 3Al alloy, a high-strength alloy intended for use in the aerospace industry. The material was received in the form of bars with 7.6 mm in diameter, whose microstructure comprises elongated grains and whose mechanical properties combines high tensile strength (1,479 MPa), and reasonable ductility (true strain fracture equal to 0.217). The material was heat treated in two conditions: vacuum annealing at 750?C for 1 h with slow cooling, and flash 650?C salt bath for 6 min with subsequent water quenching. The study was based on obtaining ??/ N curves through by rotary bending (R = -1) fatigue tests employing cantilever beam specimens. For each microstructural condition, two ??/ N curves were obtained, the former with smooth samples and the latter employing specimens with geometric stress concentrators (notches), to evaluate the notch sensitivity of this alloy in both microstructural conditions. The material subjected to flash treatment showed greater dispersion and lower fatigue strength compared to annealed; however also showed lower notch sensitivity at long life (106 cycles). The study was complemented by fractographics analysis to identify the fracture initiation points.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: O trabalho consiste em um estudo da soldagem sobre uma placa da liga de titânio ASTM (Ti-6Al-4V) de espessura 1,44 mm, utilizando o processo de soldagem à laser Nd:YAG na condição autógena, realizando alterações de parâmetros no processo de soldagem afim de alterar o aporte térmico, encontrando propriedades características como a dureza, tensão de escoamento e microestrutura do material. Os ensaios realizados para a pesquisa foram: análise macrográfica, ensaio de tração, ensaio de microdureza e caracterização microestrutural. Para revelação dos detalhes no metal de solda, foi utilizado um ataque químico com o reagente Kroll. As medidas de geometria (largura e profundidade de penetração) dos cordões de solda, assim como a presença de descontinuidades, foram realizadas através de imagens obtidas pelo microscópio estéreo Zeiss Discovery.V8. O processamento e medição das imagens foi realizado através do software "AxioVision", um software associado ao microscópio utilizado. A análise da microestrutura foi realizada através do Microscópio Óptico Neophot 21, já o ensaio de tração foi realizado através de uma Máquina Universal de Ensaios, além do ensaio de microdureza, que foi realizado na escala Vickers. As análises das propriedades mecânicas foram confrontadas com a microestrutura obtida de acordo com a variação do aporte térmico. Como resultados, foram encontradas várias características essenciais para uma boa soldagem da liga, pois a cada incremento de aporte térmico, o cordão de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The work consists of a study of the welding on a plate of titanium alloy ASTM (Ti-6Al-4V) of thickness 1.44 mm, using the welding process Nd: YAG in the autogenous condition, making changes of parameters in the process of welding in order to change the thermal input, finding characteristic properties such as hardness, yield stress and microstructure of the material. The tests carried out for the research were: macrographic analysis, tensile test, microhardness test and microstructural characterization. To reveal the details in the weld metal, a chemical attack was used with the Kroll reagent. The measurements of the geometry (width and depth of penetration) of the weld beads, as well as the presence of discontinuities, were made through images obtained by the stereo microscope Zeiss Discovery.V8. The images were processed and measured using the "AxioVision" software, a software associated with the microscope used. The analysis of the microstructure was performed through the Optical Microscope Neophot 21, and the tensile test was performed through a Universal Testing Machine, in addition to the microhardness test, which was performed on the Vickers scale. The analysis of the mechanical properties were compared with the microstructure obtained according to the variation of the thermal input. As a result, several essential characteristics have been found for a good welding of the alloy, because with each increment of thermal input, the weld bead increases in width, depth and har... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Juliano Torteli De Godoi Zucato (jtgzucato@gmail.com) on 2018-08-15T17:17:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Juliano Zucato.pdf: 6062254 bytes, checksum: c2ecd162aff92215ef89a486bafa836f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-08-15T20:07:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 zucato_jtg_me_ilha.pdf: 6062254 bytes, checksum: c2ecd162aff92215ef89a486bafa836f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 zucato_jtg_me_ilha.pdf: 6062254 bytes, checksum: c2ecd162aff92215ef89a486bafa836f (MD5) Previous issue date: 2018-07-03 / O trabalho consiste em um estudo da soldagem sobre uma placa da liga de titânio ASTM (Ti-6Al-4V) de espessura 1,44 mm, utilizando o processo de soldagem à laser Nd:YAG na condição autógena, realizando alterações de parâmetros no processo de soldagem afim de alterar o aporte térmico, encontrando propriedades características como a dureza, tensão de escoamento e microestrutura do material. Os ensaios realizados para a pesquisa foram: análise macrográfica, ensaio de tração, ensaio de microdureza e caracterização microestrutural. Para revelação dos detalhes no metal de solda, foi utilizado um ataque químico com o reagente Kroll. As medidas de geometria (largura e profundidade de penetração) dos cordões de solda, assim como a presença de descontinuidades, foram realizadas através de imagens obtidas pelo microscópio estéreo Zeiss Discovery.V8. O processamento e medição das imagens foi realizado através do software "AxioVision", um software associado ao microscópio utilizado. A análise da microestrutura foi realizada através do Microscópio Óptico Neophot 21, já o ensaio de tração foi realizado através de uma Máquina Universal de Ensaios, além do ensaio de microdureza, que foi realizado na escala Vickers. As análises das propriedades mecânicas foram confrontadas com a microestrutura obtida de acordo com a variação do aporte térmico. Como resultados, foram encontradas várias características essenciais para uma boa soldagem da liga, pois a cada incremento de aporte térmico, o cordão de solda aumenta em largura, profundidade e dureza, porém isto tem vantagem até determinado valor, pois conforme há o aumento do aporte térmico, a soldagem se fragiliza, pelo fato de existir vaporização do material e inclusão de poros na zona fundida. / The work consists of a study of the welding on a plate of titanium alloy ASTM (Ti-6Al-4V) of thickness 1.44 mm, using the welding process Nd: YAG in the autogenous condition, making changes of parameters in the process of welding in order to change the thermal input, finding characteristic properties such as hardness, yield stress and microstructure of the material. The tests carried out for the research were: macrographic analysis, tensile test, microhardness test and microstructural characterization. To reveal the details in the weld metal, a chemical attack was used with the Kroll reagent. The measurements of the geometry (width and depth of penetration) of the weld beads, as well as the presence of discontinuities, were made through images obtained by the stereo microscope Zeiss Discovery.V8. The images were processed and measured using the "AxioVision" software, a software associated with the microscope used. The analysis of the microstructure was performed through the Optical Microscope Neophot 21, and the tensile test was performed through a Universal Testing Machine, in addition to the microhardness test, which was performed on the Vickers scale. The analysis of the mechanical properties were compared with the microstructure obtained according to the variation of the thermal input. As a result, several essential characteristics have been found for a good welding of the alloy, because with each increment of thermal input, the weld bead increases in width, depth and hardness, however this has advantage until a certain value, since as there is increase of the contribution thermal, welding becomes fragile, due to the fact that there is vaporization of the material and inclusion of pores in the molten zone.

As ligas Ti-??constituem um grupo promissor de ligas de titânio em termos de processamento, propriedades e aplicações potenciais. Além do projeto da liga em termos de composição, a obtenção de microestruturas adequadas por meio de tratamentos térmicos é necessária para otimizar o balanço entre resistência mecânica e tenacidade. O presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento em fadiga de alto ciclo da liga Ti-13V-11Cr-3Al, uma liga de alta resistência mecânica destinada ao emprego na indústria aeroespacial, sob duas condições de tratamento. O material foi recebido na forma de barras com 7,6 mm de diâmetro, apresentando microestrutura composta por grãos alongados e propriedades em tração combinando alto limite de resistência (1.479 MPa) e razoável ductilidade (deformação verdadeira de fratura igual a 0,217). O material foi tratado termicamente em duas condições: recozimento a vácuo a 750?C por 1 h com resfriamento lento, e tratamento flash em banho de sal a 650?C por 6 min, com posterior têmpera em água. O tratamento flash resultou em melhor combinação de resistência mecânica e ductilidade, avaliadas pelo ensaio de tração. O estudo da resistência à fadiga baseou-se na obtenção de curvas ?/N por meio de ensaios de flexão rotativa (R = -1) empregando-se corpos de prova do tipo viga em balanço. Para cada condição microestrutural, foram obtidas duas curvas ?/N, uma com amostras polidas e outra empregando-se corpos de prova com concentradores de tensão geométricos (entalhes), visando avaliar a sensibilidade ao entalhe desta liga nas duas condições microestruturais. O material submetido ao tratamento flash apresentou maior dispersão e menor resistência à fadiga, comparado ao material recozido; no entanto apresentou também menor sensibilidade ao entalhe em vidas longas (106 ciclos). O trabalho foi complementado por exames fractográficos para a identificação dos pontos de iniciação da fratura. / The Ti-??alloys are a promising group of titanium alloys in terms of processing, properties and potential applications. In order to achieve the optimum balance between strength and toughness it is necessary, besides determining a proper composition in the alloy design, to obtain suitable microstructures by means of thermo-mechanical process and heat treatment. This study aimed to assess the high cycle fatigue behavior of Ti-13V-11Cr- 3Al alloy, a high-strength alloy intended for use in the aerospace industry. The material was received in the form of bars with 7.6 mm in diameter, whose microstructure comprises elongated grains and whose mechanical properties combines high tensile strength (1,479 MPa), and reasonable ductility (true strain fracture equal to 0.217). The material was heat treated in two conditions: vacuum annealing at 750?C for 1 h with slow cooling, and flash 650?C salt bath for 6 min with subsequent water quenching. The study was based on obtaining ??/ N curves through by rotary bending (R = -1) fatigue tests employing cantilever beam specimens. For each microstructural condition, two ??/ N curves were obtained, the former with smooth samples and the latter employing specimens with geometric stress concentrators (notches), to evaluate the notch sensitivity of this alloy in both microstructural conditions. The material subjected to flash treatment showed greater dispersion and lower fatigue strength compared to annealed; however also showed lower notch sensitivity at long life (106 cycles). The study was complemented by fractographics analysis to identify the fracture initiation points.

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior