Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T18:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaporalliFilho_Angelo_M.pdf: 14178789 bytes, checksum: bf19d19ed88d46825db3066c972ad636 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O custo associado ao excesso de material em operações de usinagem e a crescente competitividade de mercado mundial de manufaturados, têm se tornado pontos de grande interesse das indústrias do ramo. Assim, várias pesquisas têm sido conduzidas para obter-se uma redução desses custos. No caso das próteses femurais em liga de titânio, o elevado custo da matéria-prima e o custo da usinagem posterior ao forjamento devido à geometria complexa, fazem com que se busque a otimização do processo de forjamento. Essa otimização inicia-se com a redução do peso do forjado, com forma e dimensões próximas às da peça acabada. O forjamento de precisão de próteses femurais pode se definido como um processo "near-net-shape". A utilização do processo de forjamento isotérmico, no qual as matrizes são aquecidas à mesma temperatura dos tarugos, evita que ocorra um gradiente de temperatura causando um aumento da carga de forjamento. Esse aquecimento possibilita a aplicação de baixas taxas de deformação, adequadas para ligas de titânio que são sensíveis a essas taxas, quando deformadas a quente. Este trabalho apresenta as condições ideais para a obtenção de próteses femurais pelo forjamento isotérmico de precisão / Abstract: The costs related to escessive raw material and to machining operations, and the growing intemational competition, a great interest among concerning companies, Thus, several researches have been carried out to lower these costs. In the case of hip prostheses made of titanium alloys, because of their complex geometry which requires subsequent machining, plus de high cost of raw material, result in researches to improve the forging process.This improvement starts with a reduction in the forged weight to reach shape and dimensions near to the finished part. The precision forging process of hip prostheses cam be defined as a "near-net-shape" process. In the isothermal forging process, the use of heated dies at the same temperature of the billet, avoids any temperature gradient. that could increase the forging load. This heating allows low strain rates adequate to Ti alloys show strain-rate sensitivity when hot formed. This work presents the ideal conditions for processing a hip joint using a titanium alloy, through the isothermal precison forging / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Tese de doutoramento. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-18T05:25:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hein_LuisRogeriodeOliveira_M.pdf: 8691647 bytes, checksum: 1e6102890daf3adbe71104598d777f27 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Os efeitos da pré-deformação a frio sobre o comportamento mecânico em tração da liga Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1 são analisados em função das modificações microestruturais decorrentes da aplicação de tratamentos térmicos em amostras com diferentes níveis de estiramento uniaxial ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The effects of cold deformation on the mechanical behaviour under quasi-static tensile loading are studied for the Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1 alloy ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

O hidrogênio vem sendo muito utilizado como agente pulverizador de ligas à base de terras raras e metais de transição devido à sua taxa de difusão ser extremamente alta mesmo em baixas temperaturas. Tais materiais são utilizados em dispositivos de estocagem de hidrogênio, geração de eletricidade ou de campos magnéticos, que são produzidos através de um processo cuja primeira etapa é a transformação das ligas em um pó fino através de moagem. Além destas, o hidrogênio também está sendo utilizado para a obtenção de ligas à base de titânio nióbio zircônio para sua pulverização. Para a fabricação destas ligas a metalurgia do pó é utilizada, pois com ela é possível obter como resultado peças com superfície porosa, requisito para sua aplicação como biomateriais. Outras vantagens da utilização da metalurgia do pó na fabricação dessas ligas são melhor acabamento superficial e melhor homogeneidade microestrutural. Neste trabalho foram preparadas amostras na composição Ti-13Nb-13Zr. A hidrogenação foi realizada a 700°C, 600°C e a 500°C para o titânio, nióbio e zircônio, respectivamente. Após a hidrogenação, foram realizadas moagens em moinho do tipo planetário de alta energia utilizando velocidade de 200rpm durante 90 minutos, e moinho convencional de bolas durante 30h. As amostras foram prensadas em prensa uniaxial e em seguida em prensa isostática e então sinterizadas a 1150°C com tempo de patamar de 7 a 13h. As amostras foram caracterizadas microestruturalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X. As propriedades estruturais e mecânicas determinadas foram de densidade, microdureza e módulo de elasticidade. A amostra sinterizada a 1150°C por 7h, hidrogenada com pressão de 10.000 mbar e produzida por moagem em moinho planetário de alta energia apresentou melhores propriedades mecânicas e boa homogeneidade microestrutural, obtendo a composição final da liga Ti-13Nb- 13Zr. / Hydrogen has been used as pulverization agent in alloys based on rare earth and transition metals due to its extremely high difusion rate even on low temperatures. Such materials are used on hydrogen storage dispositives, generation of eletricity or magnetic fields, and are produced by a process which the first step is the transformation of the alloy in fine powder by miling. Besides those, hydrogenium is also being used to obtain alloys based on titanium niobium zirconium in the pulverization. Powder metallurgy is utilized on the production of these alloys, making it possible to obtain structures with porous surface as result, requirement for its application as biomaterials. Other advantages of powder metallurgy usage include better surface finish and better microstructural homogeneity. In this work samples were prepared in the Ti-13Nb-13Zr composition. The hydrogenation was performed at 700°C, 600°C, and 500°C for titanium, niobium and zirconium respectively. After hydrogenation, the milling stage was carried out on high energy planetary ball milling with 200rpm during 90 minutes, and also in conventional ball milling for 30 hours. Samples were pressed in uniaxial press, followed by isostatic cold press, and then sintered at 1150°C for 7-13 hours. Microstructural properties of the samples were caracterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrocopy (EDS) and x-ray diffraction. Mechanical and structural properties determined were density, microhardness and moduli of elasticity. The sample sintered at 1150°C for 7h, hydrogenated using 10.000 mbar and produced by milling on high energy planetary ball milling presented the best mechanical properties and microstructural homogeneity.

O hidrogênio vem sendo muito utilizado como agente pulverizador de ligas à base de terras raras e metais de transição devido à sua taxa de difusão ser extremamente alta mesmo em baixas temperaturas. Tais materiais são utilizados em dispositivos de estocagem de hidrogênio, geração de eletricidade ou de campos magnéticos, que são produzidos através de um processo cuja primeira etapa é a transformação das ligas em um pó fino através de moagem. Além destas, o hidrogênio também está sendo utilizado para a obtenção de ligas à base de titânio nióbio zircônio para sua pulverização. Para a fabricação destas ligas a metalurgia do pó é utilizada, pois com ela é possível obter como resultado peças com superfície porosa, requisito para sua aplicação como biomateriais. Outras vantagens da utilização da metalurgia do pó na fabricação dessas ligas são melhor acabamento superficial e melhor homogeneidade microestrutural. Neste trabalho foram preparadas amostras na composição Ti-13Nb-13Zr. A hidrogenação foi realizada a 700°C, 600°C e a 500°C para o titânio, nióbio e zircônio, respectivamente. Após a hidrogenação, foram realizadas moagens em moinho do tipo planetário de alta energia utilizando velocidade de 200rpm durante 90 minutos, e moinho convencional de bolas durante 30h. As amostras foram prensadas em prensa uniaxial e em seguida em prensa isostática e então sinterizadas a 1150°C com tempo de patamar de 7 a 13h. As amostras foram caracterizadas microestruturalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X. As propriedades estruturais e mecânicas determinadas foram de densidade, microdureza e módulo de elasticidade. A amostra sinterizada a 1150°C por 7h, hidrogenada com pressão de 10.000 mbar e produzida por moagem em moinho planetário de alta energia apresentou melhores propriedades mecânicas e boa homogeneidade microestrutural, obtendo a composição final da liga Ti-13Nb- 13Zr. / Hydrogen has been used as pulverization agent in alloys based on rare earth and transition metals due to its extremely high difusion rate even on low temperatures. Such materials are used on hydrogen storage dispositives, generation of eletricity or magnetic fields, and are produced by a process which the first step is the transformation of the alloy in fine powder by miling. Besides those, hydrogenium is also being used to obtain alloys based on titanium niobium zirconium in the pulverization. Powder metallurgy is utilized on the production of these alloys, making it possible to obtain structures with porous surface as result, requirement for its application as biomaterials. Other advantages of powder metallurgy usage include better surface finish and better microstructural homogeneity. In this work samples were prepared in the Ti-13Nb-13Zr composition. The hydrogenation was performed at 700°C, 600°C, and 500°C for titanium, niobium and zirconium respectively. After hydrogenation, the milling stage was carried out on high energy planetary ball milling with 200rpm during 90 minutes, and also in conventional ball milling for 30 hours. Samples were pressed in uniaxial press, followed by isostatic cold press, and then sintered at 1150°C for 7-13 hours. Microstructural properties of the samples were caracterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrocopy (EDS) and x-ray diffraction. Mechanical and structural properties determined were density, microhardness and moduli of elasticity. The sample sintered at 1150°C for 7h, hydrogenated using 10.000 mbar and produced by milling on high energy planetary ball milling presented the best mechanical properties and microstructural homogeneity.

Propriedades superficiais como rugosidade nanométrica, micrométrica e molhabilidade têm influenciado na qualidade da interface osso-implante. Nesse contexto, processos de tratamento eletroquímico de superfícies de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos, visando controlar a morfologia através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. As células-tronco são células que se autorrenovam e possuem plasticidade; nessa última característica inclue a capacidade de diferenciação osteogênica. Além disso, estas células conseguem criar um ambiente favorável a regeneração e reparo de diversos tecidos e órgãos lesados. Como essas células respondem bem a superfícies de topografia nanométrica, a texturização dessas superfícies poderá influenciar de forma positiva na diferenciação osteogênica de células-tronco. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência do processo de nanotexturização da liga de titânio Ti6Al4V por tratamento superficial eletroquímico, visando acelerar o processo de diferenciação osteogênica em células-tronco mesenquimais. Os tratamentos superficiais foram realizados através de tratamento eletroquímico por 4 e 12 minutos, a 25V e 7°C. A caracterização morfológica das superfícies foi realizada por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia óptica e perfilometria. Além disso, as superfícies foram caracterizadas quanto à composição química (fluorescência por raios-x), estrutural (difração de raios-x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x) e molhabilidade. As superficies com tratamento superficial foram avaliadas quanto a citotoxicidade. Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea de rato SHR foram associadas às superfícies, e parâmetros como taxa de adesão e viabilidade celular foram identificados. As células associadas com os biomateriais ficaram expostas ao meio indutor de osteogênese por 14 dias, após esse período a atividade de fosfatase alcalina e a mineralização foram quantificadas. Os resultados mostraram que nenhum dos biomateriais foi citotóxico e que a superfície nanoestruturada associada com a esterilização por plasma de ar da amostra tratada eletroquimicamente por 4 minutos teve maior número de células aderidas, acelerando o processo de osteogênese e a mineralização das células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (BMMSCs) quando relacionadas à este tipo de tratamento no biomaterial. / Surface properties as nanometric and micrometric roughness and wettability have influenced in the quality of the bone-implant interface. In this context, electropolishing processes on the surface of titanium and its alloys have been developed aiming to control the morphology of the surface by choosing adequate experimental parameters to obtain different textures. The stem cells are self-renewal cells and they have plasticity, which represents the capacity of osteogenic differentiation. Moreover, the stem cells can create a favorable environment to regeneration and recover various damaged tissues and organs. Based on the knowledge that these cells respond well to surface of nanometric topography, the texturing of surfaces can influence positively osteogenic differentiation of stem cells. The objective of the present work was to evaluate the influence of the nanotexturing process over a Ti6Al4V titanium alloy by electrochemical superficial treatment, aiming to accelerate the osteogenic differentiation in stem cells. The surface treatments were realized by electrochemical treatment for 4 and 12 minutes, 25 V at 7°C. The morphological characterization of the surfaces was realized by atomic force microscope (AFM), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEGSEM), optical microscopy and Perfilometry. Furthermore, the surfaces were characterized as to the chemical composition (X-Ray Fluorescence), structural (X-Ray Diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy) and wettability. The surfaces with surface treatments were evaluated as to cytotoxicity. The Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells were associated to the surfaces, and parameters as adhesion rate and cellular viability were identified. The cells associated with the biomaterials were exposed to osteogenic media for 14 days, after that, the alkaline phosphatase and mineralization were quantified. The results showed that none of the biomaterials was cytotoxic and that the nanostructured surface associated with air plasma sterilization of the electrochemically treated sample for 4 minutes had greater number of adhered cells, it increasing the osteogenesis rate and the mineralization of the Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells when related to this type of treatment in the biomaterial.

Propriedades superficiais como rugosidade nanométrica, micrométrica e molhabilidade têm influenciado na qualidade da interface osso-implante. Nesse contexto, processos de tratamento eletroquímico de superfícies de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos, visando controlar a morfologia através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. As células-tronco são células que se autorrenovam e possuem plasticidade; nessa última característica inclue a capacidade de diferenciação osteogênica. Além disso, estas células conseguem criar um ambiente favorável a regeneração e reparo de diversos tecidos e órgãos lesados. Como essas células respondem bem a superfícies de topografia nanométrica, a texturização dessas superfícies poderá influenciar de forma positiva na diferenciação osteogênica de células-tronco. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência do processo de nanotexturização da liga de titânio Ti6Al4V por tratamento superficial eletroquímico, visando acelerar o processo de diferenciação osteogênica em células-tronco mesenquimais. Os tratamentos superficiais foram realizados através de tratamento eletroquímico por 4 e 12 minutos, a 25V e 7°C. A caracterização morfológica das superfícies foi realizada por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia óptica e perfilometria. Além disso, as superfícies foram caracterizadas quanto à composição química (fluorescência por raios-x), estrutural (difração de raios-x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x) e molhabilidade. As superficies com tratamento superficial foram avaliadas quanto a citotoxicidade. Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea de rato SHR foram associadas às superfícies, e parâmetros como taxa de adesão e viabilidade celular foram identificados. As células associadas com os biomateriais ficaram expostas ao meio indutor de osteogênese por 14 dias, após esse período a atividade de fosfatase alcalina e a mineralização foram quantificadas. Os resultados mostraram que nenhum dos biomateriais foi citotóxico e que a superfície nanoestruturada associada com a esterilização por plasma de ar da amostra tratada eletroquimicamente por 4 minutos teve maior número de células aderidas, acelerando o processo de osteogênese e a mineralização das células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (BMMSCs) quando relacionadas à este tipo de tratamento no biomaterial. / Surface properties as nanometric and micrometric roughness and wettability have influenced in the quality of the bone-implant interface. In this context, electropolishing processes on the surface of titanium and its alloys have been developed aiming to control the morphology of the surface by choosing adequate experimental parameters to obtain different textures. The stem cells are self-renewal cells and they have plasticity, which represents the capacity of osteogenic differentiation. Moreover, the stem cells can create a favorable environment to regeneration and recover various damaged tissues and organs. Based on the knowledge that these cells respond well to surface of nanometric topography, the texturing of surfaces can influence positively osteogenic differentiation of stem cells. The objective of the present work was to evaluate the influence of the nanotexturing process over a Ti6Al4V titanium alloy by electrochemical superficial treatment, aiming to accelerate the osteogenic differentiation in stem cells. The surface treatments were realized by electrochemical treatment for 4 and 12 minutes, 25 V at 7°C. The morphological characterization of the surfaces was realized by atomic force microscope (AFM), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEGSEM), optical microscopy and Perfilometry. Furthermore, the surfaces were characterized as to the chemical composition (X-Ray Fluorescence), structural (X-Ray Diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy) and wettability. The surfaces with surface treatments were evaluated as to cytotoxicity. The Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells were associated to the surfaces, and parameters as adhesion rate and cellular viability were identified. The cells associated with the biomaterials were exposed to osteogenic media for 14 days, after that, the alkaline phosphatase and mineralization were quantified. The results showed that none of the biomaterials was cytotoxic and that the nanostructured surface associated with air plasma sterilization of the electrochemically treated sample for 4 minutes had greater number of adhered cells, it increasing the osteogenesis rate and the mineralization of the Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells when related to this type of treatment in the biomaterial.

Propriedades superficiais como rugosidade nanométrica, micrométrica e molhabilidade têm influenciado na qualidade da interface osso-implante. Nesse contexto, processos de tratamento eletroquímico de superfícies de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos, visando controlar a morfologia através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. As células-tronco são células que se autorrenovam e possuem plasticidade; nessa última característica inclue a capacidade de diferenciação osteogênica. Além disso, estas células conseguem criar um ambiente favorável a regeneração e reparo de diversos tecidos e órgãos lesados. Como essas células respondem bem a superfícies de topografia nanométrica, a texturização dessas superfícies poderá influenciar de forma positiva na diferenciação osteogênica de células-tronco. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência do processo de nanotexturização da liga de titânio Ti6Al4V por tratamento superficial eletroquímico, visando acelerar o processo de diferenciação osteogênica em células-tronco mesenquimais. Os tratamentos superficiais foram realizados através de tratamento eletroquímico por 4 e 12 minutos, a 25V e 7°C. A caracterização morfológica das superfícies foi realizada por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia óptica e perfilometria. Além disso, as superfícies foram caracterizadas quanto à composição química (fluorescência por raios-x), estrutural (difração de raios-x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x) e molhabilidade. As superficies com tratamento superficial foram avaliadas quanto a citotoxicidade. Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea de rato SHR foram associadas às superfícies, e parâmetros como taxa de adesão e viabilidade celular foram identificados. As células associadas com os biomateriais ficaram expostas ao meio indutor de osteogênese por 14 dias, após esse período a atividade de fosfatase alcalina e a mineralização foram quantificadas. Os resultados mostraram que nenhum dos biomateriais foi citotóxico e que a superfície nanoestruturada associada com a esterilização por plasma de ar da amostra tratada eletroquimicamente por 4 minutos teve maior número de células aderidas, acelerando o processo de osteogênese e a mineralização das células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (BMMSCs) quando relacionadas à este tipo de tratamento no biomaterial. / Surface properties as nanometric and micrometric roughness and wettability have influenced in the quality of the bone-implant interface. In this context, electropolishing processes on the surface of titanium and its alloys have been developed aiming to control the morphology of the surface by choosing adequate experimental parameters to obtain different textures. The stem cells are self-renewal cells and they have plasticity, which represents the capacity of osteogenic differentiation. Moreover, the stem cells can create a favorable environment to regeneration and recover various damaged tissues and organs. Based on the knowledge that these cells respond well to surface of nanometric topography, the texturing of surfaces can influence positively osteogenic differentiation of stem cells. The objective of the present work was to evaluate the influence of the nanotexturing process over a Ti6Al4V titanium alloy by electrochemical superficial treatment, aiming to accelerate the osteogenic differentiation in stem cells. The surface treatments were realized by electrochemical treatment for 4 and 12 minutes, 25 V at 7°C. The morphological characterization of the surfaces was realized by atomic force microscope (AFM), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEGSEM), optical microscopy and Perfilometry. Furthermore, the surfaces were characterized as to the chemical composition (X-Ray Fluorescence), structural (X-Ray Diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy) and wettability. The surfaces with surface treatments were evaluated as to cytotoxicity. The Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells were associated to the surfaces, and parameters as adhesion rate and cellular viability were identified. The cells associated with the biomaterials were exposed to osteogenic media for 14 days, after that, the alkaline phosphatase and mineralization were quantified. The results showed that none of the biomaterials was cytotoxic and that the nanostructured surface associated with air plasma sterilization of the electrochemically treated sample for 4 minutes had greater number of adhered cells, it increasing the osteogenesis rate and the mineralization of the Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells when related to this type of treatment in the biomaterial.

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T01:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_GiselaMartinelliRocha_M.pdf: 9075524 bytes, checksum: 8fba06e69631808273f895b936f8c94a (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: As características que tomam o titânio e suas ligas adequadas à aplicação como biomateriais já são conhecidas há muito tempo. Entretanto, como o titânio puro apresenta baixa resistência mecânica, seu uso em próteses sujeitas a elevados esforços mecânicos não é aconselhável. O problema pode ser contornado pela adição de elementos de ligas, o que confere uma melhora significativa na sua resistência mecânica. As propriedades de uma liga de titânio são fortemente dependentes da composição da liga e dos processos aos quais a mesma é submetida. O desenvolvimento do presente trabalho está associado à preparação e ao processamento de ligas de titânio contendo alumínio e nióbio. Como forma de aprofundar o conhecimento sobre tal sistema, foram analisadas as ligas Ti-Al e Ti-Nb. O trabalho foi desenvolvido a partir da preparação de ligas com as composições: Ti-4AI, Ti-6Al, Ti-8Al, Ti3Nb, Ti-5Nb, Ti-7Nb, Ti-9Nb e Ti-lI Nb. Após a obtenção das ligas, foi determinada, via análise térmica, as temperaturas de transformações de fases. A influência da microestrutura no desempenho de um implante é um dos fatores que devem ser cuidadosamente analisados e, para isso, foi estudada a relação entre a taxa de resfriamento de ligas de titânio (com alumínio e nióbio) e a microestrutura resultante. As análises permitiram avaliar o efeito das condições de tratamento térmico na formação de fases metaestáveis. Finalmente, a conclusão do trabalho envolveu a avaliação da microdureza das amostras obtidas sob diversas condições / Abstract: The characteristics which make the titanium and its alloys adequate for the application as biomaterials have already been known for a long time. However, due to the poor mechanical properties of pure titanium its use in fabrication of prosthesis submited to high mechanicalloads is not recomended. The problem may be solved by alloying, which usually improves significantly mechanical properties of the material. Properties of a titanium alloy are strongly dependent on the composition and the processes to which it was submitted. The present work is related to the preparation and processing of the titanium alloys containing aluminum and niobium. In order to broaden the knowledge about this ternary system, binary Ti-AI and Ti-Nb alloys were analyzed. Alloys of following compositions were prepared by arc melting: Ti-4Al, Ti-6Al, Ti-8Al, Ti-3Nb, Ti-SNb, Ti-7Nb, Ti-9Nb e Ti-11Nb. Subsequently, the phase transformation temperatures were determined by using thermal analysis. Since the influence of the microstructure on the performance of an implant is an issue that must be analized carefully, the relation between cooling rate and resulting microstructure was investigated as well. In addition, the efIect of the heat treatment on the metastable phase formation was evaluated. The final part of the work inc1uded microhardness measurements of the samples obtained under different conditions / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_SergiodeSousa_M.pdf: 9771860 bytes, checksum: fbb1aab7941e6be6d717d53333dd232f (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo principal o estudo das características mecânicas (resistência à torção ),características microestruturais ( microscopia ótica e eletrônica de varredura), além da verificação da composição química de quatro parafusos comerciais de 2mm, utilizados para fixação interna rígida em cirurgias buco-maxilo-faciais. Esses parafusos são muito importantes na fixação interna de fraturas com sistemas do tipo placa-parafuso, sendo que os principais problemas que ocorrem nesse tipo de cirurgia são decorrentes de problemas com o parafuso, como por exemplo: o parafuso se solta da chave, espanamento da rosca, quebra da cabeça do parafuso, e outros. Todos esses problemas decorrem da baixa qualidade dos parafusos e dificultam o andamento da cirurgia, levando ao aumento do tempo cirúrgico, prejudicando o paciente e gastando mais recursos da área médica. Foram escolhidas quatro marcas comerciais (duas nacionais e duas importadas) de parafusos, e adquiridas no mercado amostras desses parafusos para a realização dos ensaios. Como resultado dessa análise verificou-se que ambos os parafusos importados possuem maior resistência à torção que os nacionais, embora um dos parafusos importados fosse de titânio puro enquanto os demais parafusos fossem da liga Ti-6AI-4V Baseando nessa análise foi sugerido um perfil ideal de parafuso e foram usinadas amostras com a liga Ti-6Ãl-7Nb, com propriedades semelhantes às da liga Ti-6AI-4V, porém mais biocompatível. Esses parafusos foram submetidos aos mesmos ensaios que os demais, obtendo-se um bom resultado, próximo ao melhor parafuso importado / Abstract: The main aim of this work was to study the mechanical characteristics (torsion resistance), microstructure characteristics, besides the chemical analysis of four 2 mm commercial screws used for internal rigid fixation in maxilla-facial surgeries. The screws are very important in the internal fixation of fractures when plate-screw type is used. The main problem with these screw are: they can break during fastening, thread can be loosen, the device can release from the screwdriver, etc. All these problems are due to the low quality regards to the design and materials processing. They can make the surgery more difficult, which implies more surgery time and less comfort to the patient. Four commercial marks of screws (two national and two imported) were chosen and acquired. Based on the torsion test and morphological characterization it was verified that both imported marks had a better performance despite of one the imported device was made of pure titanium while the others were made of Ti-6A1-4Y. It was verified that both imported screws possess large resistance to the sprain that the national ones, although one of the imported screws went of pure titanium, while the other screws went of the Ti-6Al-4V alloy. Basing on that analysis, it was suggested na ideal profile of screw and it was machined samples with the Ti-6Al-7Nb alloy, which similar properties of Ti-6Al-4V alloy, however more biocompatible. Furthermore, the results permit to design the new screw type using the Ti-6Al-7Nb, which has a similar mechanical property of the Ti-6Al-4V, however more biocompatible. Torsion test and morphological characterization were undertaken again in this new screw. The results were much better than the one obtained for the Brazilian screw tested before / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica