Orientador : Guilherme Elias Pessanha Henriques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-03T09:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_GiovanideOliveira_M.pdf: 5176132 bytes, checksum: 3f9770e059e64df02a8d6ab5b4053d5b (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A soldagem é uma alternativa para a obtenção de melhor ajuste marginal de retentores metálicos de próteses fixas, de três ou mais elementos. No entanto, há a possibilidade de ocorrerem defeitos nas uniões soldadas ou distorções de todo o conjunto. Embora a adaptação não esteja assegurada, as fundições tipo monobloco são vantajosas quanto à economia de tempo, resistência e durabilidade da infra-estrutura. O propósito desse trabalho foi avaliar o desajuste marginal de infra-estruturas de próteses fixas fundidas em monoblocos, porém obtidas por fundição sobre-modelo refratário, comparando os resultados com os obtidos pela técnica convencional de fundição de próteses fixas. A viabilidade da técnica foi simultaneamente medida em estruturas fundidas em Ti c.p. e nas ligas Ti-6AI-4V e Ni-Cr. Inicialmente uma matriz metálica foi duplicada em silicona por adição para a obtenção dos modelos de trabalho. Sobre os modelos foram encerados os padrões simulando infraestruturas de próteses fixas, correspondendo às fundições convencionais nas três ligas avaliadas. Para a fundição sobre-modelo, a matriz metálica foi duplicada e modelos em revestimento foram obtidos (em Rematitan Plus para as estruturas em Ti c.p. e Ti-6AI-4V e em Talladium, para a liga de Ni-Cr). Sobre os modelos de revestimento foram encerados os padrões simulando as infraestruturas protéticas, sendo o conjunto padrões/modelo refratário, incluído para a realização das fundições. As infra-estruturas após a fundição foram jateadas com óxido de alumínio, ajustadas internamente e acabadas com fresas. Os desajustes marginais foram medidos em microscópio mensurador (STM Olympus - Japão) com aumento de 50 X e precisão de 0,5Ilm. Os valores obtidos foram submetidos a análise de variância e ao teste de Tukey em nível de 5% de significância. Os desajustes médios obtidos para a técnica de fundição sobre-modelo (82,86Ilm para Ti c.p.; 64,41 11m Ti-6AI-4V; e, 77,241lm para Ni-Cr) foram significativamente menores que os obtidos pela técnica convencional (106,36Ilm para Ti c.p.; 75,73!lm Ti-6AI-4V; e, 101,96!lm para Ni-Cr). Para ambas as técnicas, dentre os materiais avaliados, o desajuste marginal foi significativamente diferente, apresentando-se na seguinte ordem decrescente: Ti c.p, Ni-Cr e Ti-6AI-4V / Abstract: Soldering has been an alternative for achieving acceptable marginal fit of metallic crowns of 3-unit fixed frameworks to the respective abutments, in detriment of the single-piece casting. However, defects at the joined areas or distortions of the entire frame are frequent. Although adaptation can not be assured, single-piece casting presents advantages such as time saving, strength and strength of the framework. The purpose of this study was to evaluate the marginal fit of frameworks for fixed prostheses using the method of single-piece casting using a refractory die, comparing the results with the conventional casting technique for fixed prosthodontics. The viability of the technique was simultaneously measured in casting frames fabricated from c.p. Ti and Ti-6AI-4V and Ni-Cr alloys. Initially a metallic cast was prepared and duplicated using addition silicone for making working casts. For the conventional technique, the 3unit simulated frameworks were waxed over the working casts. For the single-piece casting, the metallic cast was duplicated and investment dies were made (Rematitan Plus - c.p. Ti and Ti-6AI-4V; Talladium - Ni-Cr). The frameworks were waxed on the investment casts that were invested for the castings. After casting, the frameworks were air-abraded with aluminum oxide particles, adjusted and finished with the aid of wheels. The marginal fit was measured under a measurer microscope (Olympus - Japan) with X50 magnification and the values were submitted to the Tukey's test at a 5% levei of significance. The mean values for the single-piece casting technique (82,86 jJm - c.p.Ti.; 64,41jJm - Ti-6A1-4V; 77,24jJm - Ni-Cr) were significantly lower than the values for the conventional technique (106,36jJm - c.p.Ti.; 75,73jJm - Ti-6AI-4V; 101,96jJm - Ni-Cr). For both techniques, the marginal fit values for the metais evaluated were significantly different, as follow (from the higher to the lower): c.p. Ti, Ni-Cr e Ti-6AI-4V / Mestrado / Materiais Dentarios / Mestre em Materiais Dentários

Orientador: Guilherme Elias Pessanha Henriques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:42:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuizContreras_EdwinFernando_D.pdf: 6060406 bytes, checksum: 2ac2aca7f09b3127f18d894c6ca8742b (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A confecção de artefatos protéticos implanto-retidos fundidos em titânio, vem destacando-se por aliar propriedades químicas, físicas e mecânicas altamente satisfatórias para este fim. Entretanto, distorções oriundas das diversas etapas da fundição e aplicação do recobrimento estético podem resultar em margens cervicais incompletas. Este estudo propôs-se a avaliar: solda ¿laser¿ e eletroerosão na redução do desajuste marginal de infra-estruturas fundidas em titânio comercialmente puro e titânio-alumínio-vanádio; os efeitos do ciclo de cocção da porcelana no desajuste marginal e; o refinamento marginal com eletroerosão póssimulação dos ciclos. Foram confeccionadas 60 infra-estruturas metálicas, sendo separadas aleatoriamente em 6 grupos (G1 ¿ titânio puro + sem tratamento; G2 ¿ titânio puro + eletroerosão; G3 ¿ titânio puro + solda ¿laser¿; G4- titânio-alumínio-vanádio + sem tratamento; G5 ¿ titânioalumínio- vanádio + eletroerosão; G6 ¿ titânio-alumínio-vanádio + solda ¿laser¿). Após a aplicação dos respectivos tratamentos, as infra-estruturas foram submetidas à simulação dos ciclos de cocção (bonder; opaco; corpo e; glaze) e, posterior, refinamento marginal com eletroerosão. As mensurações foram realizadas após todas as fases do estudo, os dados foram tabulados e submetidos aos testes de Tukey e de Wilcoxon (P<0.05). Os desajustes marginais após o refinamento marginal foram: G1 (81,0µm); G2 (47,6µm); G3 (28,2µm); G4 (59,5µm); G5 (46,6µm); G6 (28,2µm). Concluiu-se que: a solda ¿laser¿ e a eletroerosão foram eficazes na redução dos desajustes nas infra-estruturas em ambas as ligas; a etapa bonder interferiu no desajuste nas infra-estruturas em titânio comercialmente puro e as etapas bonder e corpo interferiram no desajuste nas infra-estruturas em titânio-alumínio-vanádio. O refinamento marginal com eletroerosão (póssimulação) foi eficaz em ambas as ligas / Abstract: Titanium frameworks have been emerging to gather physical, chemical and mechanical characteristics that are very satisfying for implant prosthetic rehabilitation. Although the cast difficult and the large number of firing cycles can result in margins of the prostheses less complete. So, the aim of this study was to evaluate: the laser-welding and spark erosion process in the decrease of unfitted frameworks margins of commercially pure titanium and titanium-aluminum-vanadium alloy; the effects of the ceramic firing cycle over the unfitted frameworks margins and; the marginal refinement by spark erosion after the simulation of firing cycles. Sixty castings frameworks were made from a master die and its divided (G1 ¿pure titanium + without treatment; G2 ¿ pure titanium + spark erosion; G3 ¿ pure titanium + laser welding; G4 ¿ titanium-aluminum-vanadium + without treatment; G5 ¿ titanium-aluminum-vanadium + spark erosion; G6 ¿ titanium-aluminum-vanadium + laser welding). After respective treatments, frameworks were submitted to firing cycle (bonder, opaque, dentin and glaze) and marginal refinement by spark erosion. The marginal fit was measured after the studies¿ steps. Wilcoxon¿s and Tukey¿s tests were used in the statistical analysis of the results (P<0.05). The final mean values of marginal fit were: G1 (81,0µm); G2 (47,6µm); G3 (28,2µm); G4 (59,5µm); G5 (46,6µm); G6 (28,2µm). It was concluded that the spark erosion and the laser-welding were effective in the decrease of marginal unfit of the frameworks on both alloys; the bonder application did interfere on the marginal fit of the commercially pure titanium frameworks and; the bonder and dentin application interfered on the fit of the titanium-aluminumvanadium alloy frameworks. The marginal refinement by spark erosion after firing cycle was effective in cast frameworks on both materials / Doutorado / Protese Dental / Doutor em Clínica Odontológica

A realização do presente trabalho permitiu o estudo dos micromecanismos de deformação e fratura da liga de titânio Ti-6Al-4V, utilizada comercialmente para a fabricação de biomateriais metálicos. As técnicas empregadas para a análise do material em estudo foram: microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e a difração de raios X (DRX). Estudar a influência e comportamento das diversas fases existentes em ligas de titânio é importante para se avaliar o comportamento de trincas nas ligas de titânio com alta resistência mecânica, que possuem microestrutura fina, relacionando a presença das fases alfa (&alpha;), beta (&beta;) e alfa+beta (&alpha;+&beta;) com a resistência do material. A avaliação in situ dos micromecanismos de deformação e fratura foi realizada por MET e também foi feito o estudo das transformações de fase durante o resfriamento em ligas de titânio, por MET, utilizando-se as técnicas de campo claro, campo escuro e difração de elétrons (DEAS), em área selecionada. Após tratamento térmico foram observadas as diferenças entre a quantidade das fases &alpha; e &beta;, em relação à microestrutura original do material para diferentes condições utilizadas no tratamento térmico aplicado à liga metálica. Observou-se a presença da microestrutura lamelar, formada durante o resfriamento no campo &beta;, promovendo a transformação de parte da estrutura alfa secundária em beta, que se encontrava retida entre as lamelas de alfa. / This present work allowed the study of deformation and fracture micromechanisms of titanium alloy Ti-6Al-4V, used commercially for the manufacture of metallic biomaterials. The techniques employed for the analysis of the material under study were: scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). The study of the influence and behavior of the phases present in titanium alloys is important to evaluate the behavior of cracks in titanium alloys with high mechanical strength, which have fine alpha (&alpha;), beta (&beta;) and alpha+beta (&alpha;+&beta;) microstructure, linking the presence of the phases with the strength of the material. The evaluation in situ of deformation and fracture micromechanisms were performed by TEM and was also a study of phase transformations during cooling in titanium alloys, using the techniques of bright field, dark field and diffraction of electrons in the selected area. After heat treatment differences were observed between the amount of in relation to the original microstructure of the &beta; and &alpha; phases material for different conditions used in heat treatment applied to the alloy. The presence of lamellar microstructure formed during cooling in the &beta; field was observed, promoting the conversion of part of the secondary alpha structure in &beta; phase, which was trapped between the lamellar of alpha.

Ligas Ti-Si-B contendo a fase Ti6Si2B possuem potencial para aplicações estruturais em elevadas temperaturas, pois apresentam boa resistência à oxidação e baixos valores de anisotropia cristalográfica. O presente trabalho visa investigar o efeito da adição de Al e de Mg na estabilidade da fase Ti6Si2B e na resistência a oxidação de ligas de (67-x)Ti-xAl-22Si-11B, (67-x)Ti-xMg-22Si-11B produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. Os teores de Al e Mg variaram em 2 e 7 %-at. As misturas de pós elementares foram preparadas em um moinho de bolas planetário. Para entender o efeito da moagem de alta energia nas transformações de fases, as misturas de pós foram processadas por diferentes tempos: 20, 60, 180, 300, 420 e 600 minutos. Amostras moídas por 600 minutos foram usadas para preparar pastilhas cilíndricas de 6 mm de diâmetro, por meio de compactação uniaxial seguido de sinterização em atmosfera de argônio (à 1100ºC durante 240 min). Os pós moídos e as amostras sinterizadas foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Para determinar a resistência à oxidação das ligas sinterizadas, as amostras foram aquecidas à 900 por 900 min, enquanto que medidas de dureza Vickers foram feitas para determinar a homogeneidade química e microestrutural desses materiais. Os resultados de DRX indicaram que soluções sólidas supersaturadas foram formadas durante a moagem das misturas de pós Ti-Al-Si-B e Ti-Mg-Si-B. No caso das ligas Ti-Mg-Si-B sinterizadas, notou-se a quantidade reduzida de Ti6Si2B com o aumento do teor de magnésio na liga, e as fases Ti5Si3 e TiB foram preferencialmente formadas durante a sinterização. Para as ligas contendo alumínio, observou-se uma redução na formação da fase Ti6Si2B com o aumento dos teores do elemento adicionado, havendo a formação da fase Ti5Si3 para a liga contendo 7 (at.%) de alumínio. / Ti-Si-B alloys containing the Ti6Si2B phase have potential for high-temperature structural applications, because exhibit oxidation resistance and low crystallographic anisotropy. The presented work aims to investigate the effect of Al and Mg addition on the Ti6Si2B stability and oxidation resistance of the (67-x)Ti-xAl-22Si-11B, (67-x)Ti-xMg-22Si-11B alloys produced by high-energy ball milling and subsequent sintering. The Al and Mg contents varied in 2 and 7%-at. The elemental powder mixtures were prepared in a planetary ball mill. The powder mixtures were processed at different times: 20, 60, 180, 300, 420 and 600 min, to understand on effect of high-energy milling. Powders milled for 600 minutes were used to prepare round samples with 6 mm diameter by uniaxial pressing followed by sintering in argon atmosphere (1100ºC for 240 min). The milled powders and the sintered samples were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) techniques. Heating in air up to 900 and 1100 oC for 240 min was conducted to determine the oxidation resistance of the sintered alloys, while the Vickers hardness measurements were performed in order to determine the chemical and microstructural homogeneities of these materials. XRD results indicated the presence of extended solid solution during milling of Ti-Al-Si-B and Ti-Mg-Si-B powder mixtures. In the sintered Ti-Mg-Si-B alloys, it was noted the reduced Ti6Si2B amount with increase of Mg content in alloy, and the Ti5Si3 and TiB phases were preferentially formed during sintering. For alloys containing aluminum, there was a reduction in Ti6Si2B phase’s formation with the increasing of added element content, having the Ti5Si3 phase’s formation for the alloy containing 7(at.%) of aluminum.

Vários trabalhos têm indicado que ligas de titânio formadas por Tiss (ss -solução sólida) e Ti6Si2B apresentam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas e para fabricação de implantes ortopédicos devido ao baixo coeficiente de anisotropia cristalográfica do composto Ti6Si2B e às características de integração óssea da liga Ti-10Si-5B (%at.), respectivamente. Entretanto, o composto Ti6Si2B tem sua região monofásica restrita e próxima da composição Ti-22,2Si-11,1B (%at.) e o uso de elementos ligantes pode contribuir para estender sua região de estabilidade, evitando assim a possibilidade de formação de Ti5Si3. Nesse contexto, o presente trabalho avalia o efeito da adição do cobre e do tungstênio na estabilidade do composto Ti6Si2B, variando suas quantidades em 2 e 6 %at. Para obter as homogeneidades química e microestrutural, as ligas quaternárias foram produzidas por moagem de alta energia e subsequente sinterização. As transformações de fases ocorridas nas amostras dos pós moídos e também nas ligas Ti-Cu-Si-B e Ti-W-Si-B tratadas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). Em pós de Ti-Cu-Si-B, os picos de silício e cobre desapareceram após 180min de moagem, sugerindo que ocorreu a dissolução desses elementos na estrutura cristalina do titânio, enquanto que a fase Ti6Si2B foi formada nas amostras sinterizadas. Contudo, a fase Ti5Si3 e outras regiões ricas em ferro foram também identificadas na microestrutura da liga Ti-2Cu-22,2Si-11,1B tratada. Nas misturas de Ti-W-Si-B, foram identificadas as fases Ti6Si2B e Ti5Si3 em todos os tempos de moagem, incluindo as ligas provenientes dos pós aderidos aos meios de moagem. Apenas a mistura Ti-2W-22Si-11B (%at.) moída por 7 h obteve uma densificação quase completa após sinterização. Nessa mesma liga, uma fase com estequiometria próxima a Ti2W foi identificada por microanálise via EDS. As demais ligas do sistema Ti-W-Si-B estudadas apresentaram quantidade significativa de poros em suas microestruturas. O tungstênio foi preferencialmente dissolvido na fase desconhecida e em Ti5Si3. Teores de ferro foram detectados com maior evidência em ligas produzidas por moagem durante 10 h. / Various works have indicated that the titanium alloys formed by Tiss (ss-solid solution) and Ti6Si2B present potential for high-temperature structural applications and fabrication of orthopedic implants due to the low crystallographic anisotropy of Ti6Si2B and osseointegration features of the Ti-10Si-5B alloy (at.-%), respectively. However, the Ti6Si2B compound exists in a narrow single-phase region close to the Ti-22,2Si-11,1B composition alloy (at.-%) and the alloying addition can contribute to extend its stability region avoiding the formation of Ti5Si3. In this regard, the present work evaluates the effect of copper or tungsten addition on the Ti6Si2B stability, varying their amounts in 2 and 6 at.-%. To obtain the chemical and microstructural homogeneities the quaternary alloys were produced by high-energy ball milling and subsequent sintering. The phase transformations occurred during milling and sintering of the Ti-Cu-Si-B and Ti-W-Si-B powders were evaluated by the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectrometry (EDS). In the Ti-Cu-Si-B powder mixtures, the peaks of silicone and copper disappeared after 180 min of milling suggesting that occurred their dissolution into the titanium lattice whereas the Ti6Si2B phase was formed in the sintered samples. However, the Ti5Si3 phase and others iron-rich regions were also identified in microstructure of the sintered Ti-2Cu-22,2Si-11,1B alloy. In Ti-W-Si-B mixtures, the Ti6Si2B and Ti5Si3 phases were identified in all milling times, including alloys produced by adhered powders on the milling tools. Only the Ti-2W-22Si-11B at.-% mixture milled for 300 min got a nearly full densification after sintering. In the same alloy, a phase with stoichiometry close to Ti2W was identified by microanalysis via EDS. The other alloys from the Ti-W-Si-B system showed a significant amount of pores in their microstructures. Tungsten is preferably dissolved in the unknown and Ti5Si3 phases. Iron contents were detected with greater evidence in alloys produced by milling for 10 h. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A proposta de desenvolvimento deste trabalho é a utilização da liga de titânio Ti-6Al-4V, que tem como característica principal a facilidade de ser trabalhado, e ótimas propriedades mecânicas, resistente a corrosão, leveza e dureza. Foi estudado o ferramental fresa/pastilha, material e método. Quanto ao método, foi feita toda a descrição da metodologia, desde o corte inicial até a parte de análises física e química. Para a etapa inicial foi retirado o corpo de prova, tendo sido feita a descrição do ferramental utilizado e, durante o processo, onde houve várias tentativas de facilitação do trabalho, acolhendo o melhor resultado. Após as análises químicas, ainda desenvolvendo a parte prática, em uma outra etapa, foram feitos ensaios de usinagem e exploradas todas as possibilidades, tanto do ferramental quanto do material, verificando a melhor possibilidade de trabalho, considerando a taxa de desgaste do equipamento/material e tempo de trabalho. Terminados os ensaios, o material foi submetido a testes de metalografia e microdureza. São apresentados laboratoriais dos testes metalográfica e de microdureza do corpo de prova e os resultados. Quanto ao ferramental, foi feito teste de desgaste de pastilha, por meio de microscopia eletrônica de varredura - MEV, apresentando os resultados. Também foi feito teste de rugosidade de superfície, a fim de verificar o comprometimento da qualidade de acabamento e, consequentemente, possíveis fissuras no material. Numa conclusão geral, o método de trabalho desenvolvido para usinagem de titânio visando à confecção de pequenas peças de reposição na área aeronáutica está dentro dos padrões de norma internacional, tanto de usinagem quanto de segurança.

O titânio e suas ligas são utilizados em aplicações que exigem confiabilidade e bom desempenho. Suas principais aplicações ocorrem principalmente nas indústrias aeroespacial, química, naval e, mais recentemente, nas áreas de equipamentos esportivos e de implantes ortopédicos. A produção dessas ligas pela técnica de metalurgia do pó é uma alternativa vantajosa por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas a um custo relativamente baixo. Apesar disso, verifica-se que a introdução de elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio e carbono) durante o processamento, embora possa proporcionar um aumento da dureza e do limite de resistência mecânica do material, está frequentemente relacionada à redução da ductilidade e à fragilidade. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a absorção dos elementos intersticiais no processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó (M/P) e investigar sua influência nas propriedades das ligas, utilizando-se técnicas de caracterização das amostras e planejamento experimental, visando o aperfeiçoamento do processo. O estudo baseia-se na obtenção de amostras das ligas Ti-6Al-4V e Ti-13Nb-13Zr e análise da absorção dos elementos intersticiais oxigênio, nitrogênio e carbono em cada etapa de processamento, investigando sua influência no comportamento e propriedades finais das ligas. Dessa forma, é possível identificar as etapas mais expostas à absorção de intersticiais, estabelecendo condições para o aperfeiçoamento das técnicas empregadas e da qualidade das ligas produzidas. Amostras das ligas foram preparadas a partir de titânio hidrogenado (TiH2), prensadas isostaticamente a frio e sinterizadas entre 900 C e 1400 C, em alto vácuo. Após a sinterização, as amostras foram caracterizadas com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, medidas de microdureza Vickers, e determinação da massa específica. Após cada etapa de produção foram realizadas análises dos teores de elementos intersticiais pelas técnicas de absorção de infravermelho, diferença de termocondutividade, e combustão direta para a determinação dos teores de oxigênio, nitrogênio e carbono, respectivamente. Os estudos demonstram que as etapas de hidrogenação e moagem do TiH2 apresentam influência direta nos teores finais de oxigênio. São definidos os parâmetros de processo visando reduzir a absorção de intersticiais e evitar o crescimento de grão exagerado durante a sinterização. Com o desenvolvimento do estudo de planejamento fatorial é possível definir equações para a previsão dos teores de oxigênio em função dos fatores estudados.

A metalurgia do titânio e suas ligas vêm sendo desenvolvidas ao longo dos últimos 50 anos. Desde o seu surgimento, esse metal tem despertado interesse para aplicações industriais por apresentar propriedades excepcionais como baixa massa específica, alta resistência mecânica, alta resistência á corrosão e possibilidade de trabalhar em altas temperaturas. Apesar de seu grande potencial, o alto custo de fabricação dos componentes á base de titânio limitou o seu uso, restringindo-o à indústria aerospacial e à química. O titânio vem sendo utilizado em aplicações em que ligas de menor custo, como ligas de alumínio e aços inoxidáveis, não podem ser empregadas. Nos últimos anos, desenvolveram-se novas técnicas de manufatura, que possibilitam a produção de componentes com dormato próximo do final, tornando o mercado deste metal mais competitivo. O presente trabalho tem como objetivo o estudo da metalurgia do pó como forma alternativa na obtenção do titânio e suas ligas, reduzindo os custos das etapas de fabricação primária e secundária. Foram produzidos pós de titânio, utilizando-se dois processos: peneiramento da esponja e hidronigenação/desidrogenação. Os pós de Ti obtidos foram caracterizados segundo sua distribuição de tamanho de partícula, massa específica aparente, fases presentes e morfologia. As seguintes composições foram estudadas: Ti (puro) e Ti-6Al-7Nb. Para a preparação das ligas utilizou-se o processo de prensagem uniaxial a quente dos pós elementares, em vácuo. Após a obtenção das ligas, as mesmas foram caracterizadas segundo sua massa específica, fases presentes, microdureza, análise química e microestrutura. As amostras que apresentaram melhores resultados de densificação, composição homogênea e resistência mecânica foram aquelas que utilizaram o pó obtido pelo processo de hidrogenação/desidorgenação. Foi constatada também a necessidade da utilização de uma proteção de nitreto de boro durante o processo de sinterização, evitando-se a contaminação das amostras pelo carbono contido na matriz de grafite.

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Para isso, apresentam características importantes como: biocompatibilidade, resistência à corrosão, em geral baixo módulo de elasticidade e baixa densidade. O titânio possui uma temperatura de transformação alotrópica, que propicia o controle das propriedades da liga pela manipulação de sua microestrutura, através da adição de elementos de liga e/ou tratamentos térmicos. De fato, para ligas de titânio com uma composição definida, a realização de tratamentos térmicos, permite modificar a microestrutura da liga e, consequentemente, modificar as propriedades mecânicas do material em questão, fator essencial para o estudo em aplicações como um implante médico. O presente trabalho tem como objetivo o estudo detalhado de diferentes tipos de tratamentos térmicos de ligas do sistema Ti-Zr-Mo. Diferente de outros trabalhos da literatura, o estudo foi feito para cada tratamento térmico separadamente, analisando a microestrutura e a microdureza das ligas visando uma aplicação biomédica. Primeiramente, as ligas foram fundidas em um forno de fusão à arco voltaico, com quatro composições diferentes de liga: Ti-15Zr, Ti-15Zr-5Mo, Ti-15Zr-10Mo e Ti-15Zr-15Mo. Dessa maneira, pretendeu-se obter amostras com microestruturas de fase α, α+β e β. Através de uma análise por EDS, um estudo sobre a composição química das amostras foi realizado, sendo que, determinou-se que as ligas foram fundidas com uma boa qualidade e sem a presença de aglomerados ou segregados. A análise microestrutural foi realizada a partir de microscopias óptica e eletrônica de varredura. Para a liga Ti-15Zr, foi possível observar apenas a presença de uma estrutura acicular de fase α. Por outro lado, a liga Ti-15Zr-5Mo possui uma microestrutura de matriz β com finas agulhas de fase α nos contornos de grão. As ligas Ti-15Zr-10Mo e Ti-15Zr-15Mo apresentaram somente contorno de grão do tipo β. Para os tratamentos térmicos, houve um aumento de fase α nas condições tratadas por 600°C. No entanto, os tratamentos térmicos de 900°C e 1000°C demonstraram uma variação de fase na liga dependente do tipo de resfriamento realizado, onde o resfriamento lento obteve um crescimento de fase α. Através da análise da microdureza, percebe-se que em geral houve um aumento nos valores com o acréscimo de Mo e fase β na liga, sendo que, a liga Ti-15Zr apresentou uma microdureza entre 282-327 HV; a liga Ti-15Zr-5Mo de 331-390 HV; Ti-15Zr-10Mo apresentou valores entre 389-432 HV e a Ti15Zr-15Mo de 343-433 HV. / The element titanium and its alloys are widely used as biomaterials with applications in both dental implants as in orthopedics materials. Therefore, important features are required such as: biocompatibility, corrosion resistance, low values of Young modulus and low density. Also, titanium has an allotropic transformation temperature, which provides controlling the mechanical properties of the alloy. A microstructure manipulation can be achieved by the addition of certain alloying elements and heat treatments. In fact, for titanium alloys with a defined composition, heat treatments allow microstructure modification, hence alteration in the mechanical properties of the material, an essential subject for the study of medical implants applications. This study provides a detailed study of heat treatment conditions in a Ti-Zr-Mo system alloy. Unlike other papers in the literature, this study was done for each heat treatment separately, analyzing the microstructure and microhardness of the alloys for a biomedical application. First, the alloys were melted in an arc voltaic furnace, with four different alloys compositions: Ti-15Zr, Ti-15Zr-5Mo, Ti-15Zr-10Mo and Ti-15Zr-15Mo. In order to obtain samples with α, α+β and β phase microstructures. Through EDS analysis, a study on the chemical composition of the samples was performed. It was determined that the alloys were cast with good quality and without the presence of agglomerates or segregates. Microstructural analysis with optical microscopy and scanning electron was realized. For Ti-15Zr alloy, it was only possible to observe the presence of a lamellar structure composed of α phase. On the other hand, the Ti-15Zr-5Mo alloy has a microstructure of a β phase matrix with fine needle of α phases at the grain boundaries. The Ti-15Zr-10Mo and Ti-15Zr-15Mo alloys showed only beta type grain boundary. For the 600°C heat treatment conditions, it is noticed a growth in the α phase. However, for the 900°C and1000°C, there was a phase transition regarding the cooling rate of the heat treatment. The microhardness analysis shown that in general, microhardness increases with the Mo and β phase content of the alloy, where the Ti-15Zr alloy presented a microhardness (HV) between 282-327 HV; the Ti-15Zr-5Mo of 331-390 HV; the Ti-15Zr-10Mo showed values within 389-432 HV and the Ti15Zr-15Mo of 343-433 HV.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010