Estudou-se o comportamento eletroquímico do Ti grau 2 e da liga Ti6Al4V em tampões citrato e tampões Mcll Vaine, na presença de haletos, em uma faixa de pH entre 2 e 7,6. O potencial de corrosão do Ti grau 2 e da liga Ti6Al4V, quando imersos nos tampões, apresenta valores relativos à formação de um filme de óxido passivo, que não se alteram na presença de brometo, cloreto e iodeto. No entanto, com a adição de fluoreto aos tampões com pH < 5, observa-se um deslocamento do potencial de corrosão para valores correspondentes à dissolução do filme passivo previamente formado. Curvas voltamétricas obtidas para o Ti grau 2 e para a liga, em todos os tampões, indicam um comportamento ativo-passivo com o crescimento de um filme cuja espessura aumenta com o potencial aplicado. Um processo de pites é observado para o Ti grau 2 quando brometo á adicionado ao ácido cítrico pH 2 e em potenciais acima de 3 V/ECS. O Ti6Al4V apresenta o mesmo processo de corrosão, nos tampões citrato contendo brometo e em potenciais acima de 2 V/ECS. Este processo corrosivo deaparece nos tampões Mcll Vaine pH 2, 4 e 5, evidenciando o efeito inibidor do ânion hidrogeno fosfato. Em presença de fluoreto, um intenso processo de dissolução em torno de –1 V/ECS seguido de passivação da superfície foi detectado para ambos eletrodos em pH < 5. Durante os experimentos de voltametria cíclica do Ti grau 2 e do Ti6Al4V nos tampões estudados contendo iodeto foi observada a oxidação deste ânion através do filme passivo, em aproximadamente 1 V/ECS. Em presença de cloreto os materiais estudados foram passivos em todos os tampões, independente do pH e na faixa de potenciais entre –1 e 4 V/ECS. Ensaios de impedância eletroquímica do Ti grau 2 e Ti6Al4V no potencial de corrosão, após 1 hora de imersão nos tampões, mostram a formação de um filme passivo com uma camada interna compacta e outra externa mais porosa. A adição de brometo, cloreto ou iodeto, não altera este perfil, evidenciando em todos os casos a estabilidade do filme formado, no entanto, os diagramas alteram-se significativamente, na presença de fluoreto e pH 5, revelando um intenso ataque ao filme previamente formado. Estudos de impedância realizados em diferentes potenciais anódicos, para ambos eletrodos, mostram que os filmes tornam-se mais estáveis nos tampões e na presença de cloreto. A quebra do filme passivo, observada anteriormente na presença de brometo, foi confirmada em potenciais acima de 2 V/ECS. O filme formado sobre os eletrodos, em ácido cítrico contendo fluoreto, apresentou um processo de reforma na faixa de potenciais anódicos dentro da região passiva. Uma investigação das propriedades semicondutivas do filme anodicamente formado sobre o Ti grau 2 nos tampões Mcll Vaine, mostraram que o filme se comporta como um semicondutor tipo n. O número de doadores e o potencial de banda plana diminuem com o aumento da espessura do filme. Os estudos foram complementados com algumas micrografias obtidas para o Ti grau 2 e Ti6Al4V nos tampões estudados contendo haletos. / The electrochemical behavior of Ti grade 2 and Ti6Al4V alloy in citrate and Mcll Vaine buffers with halide ions addition in a pH range from 2 to 7,6 was investigated. The corrosion potential of these materials in the buffers present values related to a thin passive oxide film formation, even in bromide, chloride or iodide presence. However, the fluoride ions addition to the buffers with pH < 5 shifts the corrosion potential do more negative values indicating the primary oxide film dissolution. Voltammetric curves obtained for Ti grade 2 and the alloy in the buffers show an active-passive process followed by the film growth and its thickness increases with the potential. A pitting process is observed for Ti grade 2 when bromide ions are added to citric acid at potentials above 3 V/SCE. Ti6Al4V presents the same corrosion process in the bromide containing citrate buffers at potentials above 2 V/SCE. The pitting process disappears in the bromid containing Mcll Vaine buffers indicating an inibitor effect of HPO4 2- ion. A dissolution process was dettected at potentials close to –1 V/SCE followed by a passive region for both electrodes when fluoride ions are added to the buffers with pH < 5. The iodide ions oxidation was observed across the passive film formed on Ti grade 2 and Ti6Al4V at potentials close to 1 V/SCE. In chloride presence, Ti grade 2 and Ti6Al4V were passive in all buffers at potentials range from –1 to 4 V/SCE. Electrochemical impedance spectroscopy of both electrodes at the corrosion potential, after one hour immersion in the buffers, show a passive film formation with a compact inner layer and a porous outer layer. The same behavior was observed in bromide, chloride or iodide presence. However, the EIS plots significantly change in fluoride contaning buffers with pH < 5 where the film dissolution process is confirmed. EIS studies of Ti grade 2 and Ti6Al4V in the buffers at different anodic potentials show that the passive film becomes more stable even in chloride presence. The film breakdown in the bromide containing citrate buffers was confirmed at potentials above 2 V/SCE for both electrodes. The film reform was observed for Ti grade 2 and the alloy in the fluoride containing citric acid at anodic potentials related to the passive region. Mott-Schottky analysis of the anodic films formed on Ti grade 2 in the Mcll Vaine buffers show a type n semiconducting behavior wher the donor concentration and the flat band potential decrease with the film thickness increase. Some micrographs were obtained for Ti grade 2 and Ti6Al4V in the halide containing buffers to improve the studies.

A condição passiva da adaptação das próteses implanto-suportadas é um requisito básico para o sucesso do tratamento. O objetivo deste estudo foi avaliar a adaptação da interface intermediário/componentes protéticos (cilindros), fundidos, em titânio e cobalto-cromo, em monobloco e após a realização da soldagem a laser. Foram utilizados 30 cilindros torneados em plástico e 15 barras cilíndricas para a interligação dos componentes protéticos (cilindros). Cada corpo de prova apresentava três componentes protéticos unidos entre si. Um total de 10 corpos de prova foram realizados, sendo que destes, 5 foram fundidos em titânio e os outros 5 fundidos em liga de cobalto-cromo. As análises e mensurações das interfaces foram feitas antes e após a soldagem a laser, com a utilização de um microscópio comparador. Os resultados mostraram que as estruturas fundidas em monobloco (peça única) apresentaram uma maior interface (desajuste médio de 26,164µm) que as mesmas após a soldagem a laser (desajuste médio de 19,943µm). Foram encontradas diferenças estatisticamente significantes também entre os dois materiais utilizados, sendo que o titânio (desajuste médio de 21,262µm) apresentou melhores resultados que o cobalto-cromo (desajuste médio de 24,845µm). / The passivity of adaptation for prostheses supported by osseointegrated implants is basic requirement for the long-term sucess of the treatment. The purpose of this study was to evaluate the adaptation of the abutment to titanium or cobalt-chromium one-piece castings before and after laser welding. A total of 30 cylinders machined plastic and 15 cylinders bars were inserted to joint the prosthetics componentes. Each specimen, had three prosthetics components joined. A total of 10 specimens wewr obtained 5 casted with titanium and 5 with cobalt-chromium alloy. The measurements of interfaces were made after and before laser welding with a comparative microscope. The results showed the greatest interface (26,164µm) of the one-piece castings compared to the laser welding specimens (19,943µm). Titanium castings showed best results statistically significant when compared to the cobalt-chromium specimens.

Se sintetizaron varios materiales de óxido de titanio. Los mismos fueron caracterizados mediante las técnicas de adsorción de nitrógeno, microscopía electrónica de transmi-sión (TEM) y barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR). Los diversos materiales fueron ensayados con colorantes modelo para estudiar su capacidad de adsorción y fotode-gradación con el objetivo de combatir la polución causada por efluentes provenientes de la industria textil. El primer material estudiado fue TiO2 dopado con quitosano a fin de proveerle sitios positivos, con la intención de que adsorba -tanto colorantes catiónicos como aniónicos. El TiO2 se sintetizó por el método sol-gel utilizando como plantilla bromuro de hexadecil trimetil amonio (CTAB). La porosidad del material resultante aumentó con el incremento en el contenido de quitosano. La adsorción del colorante catiónico azul de metileno (MB) no es significativamente disminuida por la presencia del quitosano; mientras que en el caso del colorante aniónico benzopurpurina (BP) es notablemente aumentada. El análisis indica que la adsorción es en forma de monocapa sobre una superficie inhomogénea. La cinética de adsorción sigue el modelo de Avrami con n (orden de reacción) fraccionario indicando un mecanismo involucrando diferentes procesos. La cinética de adsorción de BP sobre TiO2 tratado con quitosano es afectada por el cambio de temperatura mostrando una disminución en los parámetros de Avrami, mientras que en el caso de MB sobre el mismo material los mismos no son afectados. El análisis de los datos indica que la cinética de adsorción tiene una fuerte influencia de la difusión interna (en los poros), que es diferente a tiempos cortos que a los largos. Es decir, hay dos procesos diferentes, pero la difusión no es el único proceso involucrado. También se estudió la fotodegradación de los colorantes. La remoción de MB aumenta con el contenido de quitosano en el TiO2, alcanzando un 95 % en el mejor de los casos. Sin embargo la remoción del colorante aniónico (BP) es afectada por la degra-dación del quitosano depositado sobre TiO2 por la exposición a la luz ultravioleta. Se estudió también el efecto del dopado con plata sobre la estructura y la capacidad adsorbente y de fotodegradación del material de TiO2. El material sintetizado presenta estructura laminar. La inclusión de Ag aumenta el área BET y la separación de las plaquetas, debido al mayor tamaño del ión Ag+ comparado con el de Ti4+. Consecuen-temente, la plata puede situarse en las superficies expuestas. Tanto el área BET como la separación de las plaquetas aumen-tan con el contenido de plata. La superficie de los materiales dopados es heterogénea, como era de esperar. La inclusión de plata aumentó notablemente la conductividad superficial del material. La energía de activación (Ea) del proceso no fue afectada en forma significativa desde el punto de vista esta-dístico, aunque sugiere una mayor dificultad de movimiento de los iones Ag+ con respecto a los Ti4+-más pequeños aunque más cargados. La capacidad de adsorción de MB ajustó igualmente bien con las isotermas de Freundlich y de Langmuir. La adsorción sobre el material con menor contenido de Ag es física, mientras que en los materiales sin tratar y con mayor contenido de Ag hay un cambio con la temperatura de adsorción química a física, con un máximo a aproximada-mente 35 C. La adsorción es mayor en materiales dopados que sin dopar. La cinética de adsorción sigue una ecuación de pseudo segundo orden, aunque a tiempos muy largos hay un cambio de mecanismo a cinética gobernada por difusión intraporos, una vez saturados los sitios más accesibles. La eficiencia fotodegradativa aumentó con el incremento en el contenido de Ag. La cinética de degradación fue ajustada por una ecuación de pseudo segundo orden, y los valores de kdeg (constante de velocidad de degradación) también crecen con el incremento en el contenido de metal. También se investigó TiO2 obtenido a partir de una microemulsión inversa. Al aumen-tar la relación (R) agua a surfactante el material sintetizado pasa de una mezcla de anatasa y rutilo (R= 10) a rutilo puro (R= 30) con un aumento de rutilo en la composición con R= 20. Todos los materiales obtenidos fueron mesoporosos laminares. El material con R= 20 mostró la mayor área específica y la mayor capacidad de adsorción de MB, y aparentemente la composición cristalina no tuvo influencia. Para R= 10 y R= 20, la adsorción es mejor representada por la isoterma de Freundlich, reflejando la heterogeneidad cristalina del material, mientras que para R= 30, la isoterma de Lang-muir, asociada con superficies homogéneas ajusta mejor. La cinética de adsorción de MB tiene mecanismos diferentes para t < 200 h que para tiempos mayores (donde es contro-lada por difusión interna). El período difusivo aparece a menor tiempo a medida que aumenta la porosidad (de R= 10 a R= 30). El material con mayor actividad fotodegradativa del colorante MB bajo luz UV fue el de R= 10 y el de actividad mas baja fue el de R= 30. En consecuencia, si bien la adsorción del MB no fue significativamente dependiente de la composición crista-lina, si lo fue la remoción fotodegradativa del mismo. Esto concuerda con el hecho conocido de que la anatasa es la fase del TiO2 fotocatalíticamente más activa. En cambio, la fotodegradación no mostró dependencia con el área especí-fica de los materiales. El aumento en la concentración del catalizador primero aumenta la actividad fotodegradativa y luego la reduce, lo que puede deberse a una combinación de aglomeración de las partículas de TiO2 reduciendo la accesi-bilidad de los sitios activos, y un aumento de la turbidez, reduciendo la cantidad de radiación UV que alcanza los sitios activos. Se realizó también un estudio computacional de la adsorción de naranja de acridina y acriflavina sobre anatasa y rutilo y se lo comparó con los resultados obtenidos experi-mentalmente. La simulación computacional en general da resultados concordantes con las determinaciones experi-mentales. La correlación entre Eads y DHads no puede ser perfecta porque Eads se calculó en el vacío, y DHads en solución. Para NA la tendencia general de ambas energías es la misma, mientras que no lo es para AF. Esto puede deberse a diferente hidratación de los grupos polares de ambos colorantes. Además, se estudió la posible degradación de los colorantes de acridina sobre anatasa y rutilo en presencia de luz ultravioleta. Se demostró que la anatasa presenta una capacidad de remoción de los colorantes mayor que el rutilo. También se realizaron los espectros infrarrojos de los materiales de TiO2 antes y después de finalizado el período fotodegradativo. Se dedujo que los posibles subproductos de degradación podrían ser NH4 +, NH3, CO2 y H2O. Por último se realizó una comparación entre la capacidad fotodegra-dativa de azul de metileno sobre algunos de los materiales sintetizados en el transcurso de este trabajo. Se demostró que los mejores resultados se obtuvieron con los materiales dopados con Ag, donde la capacidad de materiales compues-tos con varias fases cristalinas fue la más cercana a la de anatasa pura, que se conoce como la más activa de las formas cristalinas del TiO2. / Several titania materials were synthesized. They were characterized by the techniques of nitrogen adsorption, scanning (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier infrared transformed spectroscopy (FT-IR). These materials were tested with model dyes in order to study their adsorption and photodegradation capacity with the aim of fighting the pollution caused by effluents from textil industries. The first material studied was TiO2 doped with chitosan in order to provide positive sites so that it adsorb dyes -both cationic and anionic. The TiO2 was syntethized by means of the sol-gel method using hexadecyl trimethyl ammoniun bromide (CTAB) as template. The porosity of the resulting material augmented with the increase in chitosan content. Adsorption of cationic methylene blue (MB) dye does not significantly decreases in the presence of chitosan; while in the case of anionic benzopurpurin (BP) dye it increases notably. The analysis indicates that adsorption is in the form of monolayer on an inhomogeneous surface. The adsorption kinetics follows an Avrami model with fractionary n (reaction order) showing a mechanism which involves different processes. The adsorption kinetics of BP on TiO2 treated with chitosan is affected by temperature change which in turn shows a decrease in Avrami parameters; while they are not affected in the case of MB on the same material. The analysis of data indicates that adsorption kinetics has a strong influence over internal diffusion (in the pores), which in short periods of time is distinct from longer ones. In other words, there are two different processes but diffusion is not the only one involved. Photodegradation of dyes was also studied. The remotion of MB augments with the increase in the content of chitosan on TiO2, reaching a 95 % in the best of cases. However, the remotion of anionic dye BP is affected by the degradation of chitosan on TiO2 through exposition to ultraviolet light. The effect of TiO2 doped with Ag on structure, adsorption capacity and photodegradation was also studied. The material sinthesized exhibits lamellar structure. The inclusion of Ag augments both the BET area and platelets separation, because of the bigger size of Ag+ ion compared to the Ti4+ one. Consequently, silver can be found in the exposed surfaces. Both the BET area and platelets separation increase with the increment in Ag contents. The surface of doped materials is heterogeneus, as it is to be expected. The inclusion of silver notably increased the material superficial conductivity. The activation energy (Ea) of the process was not affected in a significantly way from the statistic point of view, although it suggests a bigger difficulty of movement of Ag+ ions with respect to Ti4+ ones- smaller but more charged. The adsorption capacity of Methylene blue fitted similarly well with Freundlich and Lagmuir isotherms. Adsorption on material with lower Ag contents is physical, whereas in untreated and higher Ag contents material there is a change with tempe-rature from chemical adsorption to physical, with a maximum of approximately 35 C. Adsorption in doped materials is higher than in undoped ones. Adsorption kinetics follows a pseudo second order equation, although there is a change in the mechanism at longer periods to a kinetic controlled by intrapores diffusion, once the more accesible sites have been saturated. Photodegradative efficiency augmented with the increase on Ag contents. Degradation kinetics was fitted by a pseudo second order equation, and the kdeg values (constant of degradation kinetics) also augments along with the increment in metal content. TiO2 obtained from a reverse microemulsion was also studied. When the relation (R) water to surfactant augment the sinthesized material passed through a mixture of anatase and rutile (R= 10) to pure rutile (R= 30) with an increase in rutile in the composition with R= 20. All the obtained materials were lamellar mesopores. The material with R= 20 showed the biggest specific area and the highest adsorption capacity of MB, and apparently the crystalline composition had no influence. For R= 10 and R= 20 the adsorption is better represented by Freundlich isotherm, reflecting the heterogeneity of materials, while for R= 30 the Langmuir isotherm asociated with homogeneus surface fits better. Adsorption kinetics of MB has for t < 200 h mecha-nisms different from those for longer periods (where is controlled by internal diffusion). The difusional period appeared at shorter times as the porosity augments (from R= 10 to R= 30). The material with high photodegradative activity of MB under UV light was R= 10 and the lowest activity was R= 30. In consequence, although MB adsorption was not significantly dependent on crystalline composition, its photodegradation remotion was. This is in agreement with the fact that anatase is the most active photocatalitic phase of TiO2. However, the photodegradation did not show depen-dence on the specific area of materials. The augmentation in the concentration of catalysts, first increases the photodegra-dative activity and then reduces it, which can be due to a combination of both aglomeration of TiO2 particles reducing the accesibility of active sites and an increase of turbidity, which reduces the quantity of UV radiation reaching the active sites. A computational study of both acridine orange and acriflavine adsorption on anatase and rutile was also performed; and it was compared with the experimental results obtained. In general, the computational simulation gives results concordant with experimental determinations. The correlation betwen Eads y DHads cant be perfect because Eads was calculated on vacuun, and DHads in solution. For NA, the general tendency of both energies is the same, while for AF is not. This could be due to a different hidratation of the polar groups of both dyes. Moreover, the possible degradation of acridine dyes on anatase and rutile under ultraviolet light was studied. It was demonstrated that anatase showed a better remotion capacity of dyes than rutile. The infrarred spectrums of TiO2 materials before and after the photodegradation period was finished were also made. It was inferred that the possible degradation subpro-ducts could be NH4 +, NH3, CO2 and H2O. Finally, a comparison between the photodegradative capacity of methylene blue on several materials synthesied in the development of this work was studied. It was shown that the best results were obtained with Ag doped materials, where the composed material capacity of several crystalline phases was closest to pure anatase, known as the most active of TiO2 crystalline forms.

Las aleaciones de titanio poseen una excelente resistencia mecánica específica combinada con una gran resistencia a la corrosión y oxidación. No obstante, su comportamiento frente al desgaste es pobre y limita su uso en muchas aplicaciones para la industrial naval, aeronáutica y petroquímica. En este trabajo se propone utilizar el recubrimiento por laser o "laser cladding" para depositar capas de material compuesto de matriz de Ti6Al4V reforzado con diferentes contenidos en peso de partículas cerámicas duras de carburo de titanio (TiC) con el fin de mejorar el comportamiento frente al desgaste. Se trata de un trabajo experimental complejo ya que el titanio posee una enorme reactividad con la atmosfera que dificulta enormemente su procesado por láser. Por este motivo, se ha diseñado una tabla de experimentación que permite estudiar el procesado por laser en varias etapas de complejidad creciente para analizar el efecto de las variables por separado. La experimentación de ha dividido en cuatro etapas: primero se analiza el efecto de las variables de procesado por laser para recubrir Ti6Al4V con polvo de Ti6Al4V y obtener la ventana de procesado, luego se ha estudiado el efecto de la adición de diferentes fracciones de TiC y se han fabricado recubrimientos por solape de cordones, tercero se caracteriza el comportamiento frente a desgaste en seco para determinar las condiciones óptimas de procesado, finalmente se estudia en profundidad las transformaciones metalúrgicas que ocurren en los recubrimientos considerados como óptimos con el fin de proponer posibles mejoras. Los resultados experimentales muestran que el procesado por laser de titanio requiere un estudio completo para optimizar las condiciones de procesado. Solo mediante un plan de experimentos adecuado ha sido posible triplicar la productividad del proceso y obtener recubrimientos de Ti6Al4V libres de defectos como grietas, poros y oxidación. En este sentido, el uso de helio como gas de protección supone una ventaja absoluta frente al argón por su mayor potencial de ionización para evitar la formación de plasma. / Candel Bou, JJ. (2012). ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE RECUBRIMIENTOS COMPUESTOS DE CARBURO DE TITANIO Y MATRIZ DE TITANIO DEPOSITADOS POR LÁSER [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14983 / Palancia

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-21Bitstream added on 2014-06-13T19:55:26Z : No. of bitstreams: 1 pereira_gmc_me_guara.pdf: 6912618 bytes, checksum: dd31e7ca80bfc105a171d6f3233f2537 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil ainda não produz a liga Ni – Ti em escala comercial, importando grande parte dos produtos à base de Ni – Ti voltados à área médica. O grande custo envolvido na importação destes produtos estimula a tentativa de desenvolvimento nacional desta liga. Assim, esta pesquisa objetivou a caracterização de ligas Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr produzidas por meio de moagem de alta energia e subseqüente prensagem a quente. A caracterização dos produtos moídos e prensados a quente foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, espectrometria por dispersão de energia. Os resultados indicaram que a formação dos compostos intermetálicos, como o Ni3Ti, NiTi e NiTi2, ocorreram nos estágios iniciais de moagem. Em todas as misturas constituídas de pós, os tamanhos de suas respectivas partículas foram aumentados, e a distância entre as lamelas foram reduzidas para longos períodos de moagem. Este fato ocorreu devido ao mecanismo de solda fria entre as partículas dúcteis, que foram totalmente revestidas em suas superfícies esféricas. O rendimento da mistura de Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr aumentou após a moagem molhada. A prensagem a quente contribuiu para a obtenção de estruturas homogêneas e a consolidação dos pós de Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr moídos. No caso das ligas Ni-45Ti-5Mo e Ni-40Ti-10Mo, o composto Ni-Ti foi identificado na estrutura de ambas as ligas, enquanto que as fases Ni3Ti e NiTi2 foram formadas nas microestruturas das ligas Ni-45Ti-5Mo e Ni-40Ti-10Mo. Estas fases intermetálicas dissolveram teores de molibdênio inferiores a 2,1 %-at. Além disso, foi encontrada a presença de precipitados ricos em molibdênio com teores (%-at) próximos de 16Ni-25Ti-59Mo.Não foi encontrada variação significativa dos valores médios de dureza Vickers relacionadas a estas ligas ternárias, após o aumento da... / The Brazil not yet product the Ni – Ti alloy commercially, importing the most products of the Ni-Ti of the medical area. The high cust to wrap up in the importation this products encourage the development national this alloy. In this way, this work aimed the characterization of Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr alloys produced by high-energy ball milling and subsequent hot pressing. The milled and hot-pressed materials were characterized by, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive spectrometry. Results indicated that the formation of intermetallic compounds such as Ni3Ti, NiTi and NiTi2 occurred at the initial milling stages. For all the powder mixtures, it was noted that the powder sizes were increased and the distance between lamellas were reduced for longer milling times. This fact occurred due to excessive cold welding mechanism between ductile particles, which were coated fully the vial and balls surfaces. The yield of Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr powders was increased after wet milling. The hot pressing of milled Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr powders contributed for obtainment of homogeneous structures containing amounts of pores lower than 1%. In Ni-45Ti-5Mo and Ni-40Ti-10Mo alloys, the NiTi compound was identified in structure of both the alloys while that the Ni3Ti and NiTi2 were formed in microstructures of the Ni-45Ti-5Mo and Ni-40Ti-10Mo, respectively. These intermetallic phases dissolved molibdenum contents lower than 2.1 at-%. Moreover, it was noted the presence of Mo-rich precipitates with contents close to 16Ni-25Ti-59Mo (at-%). No significant variation of average Vickers hardness values was noted in Ni-Ti-Mo alloys for increased Mo addition up to 10 at-%. In Ni-Ti-Ta alloys, the NiTi and Ni3Ti phases were formed in microstructures of the hot-pressed Ni-48Ti-2Ta and Ni-45Ti-5Ta alloys, while that the Ni3Ti phase was found in ... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:39:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225982.pdf: 5563451 bytes, checksum: 0d5ab605cd3b9c0dede854be418a93c3 (MD5) / A queima de gás é, nos dias de hoje, a segunda principal forma de obtenção de eletricidade no mundo. E, no Brasil, experimentou um grande crescimento na década de 1990, devido ao interesse despertado tanto na área pública quanto na privada, por conta da disponibilidade deste combustível, e menores dimensões e capacidade poluente com relação aos motores a diesel. A geração de energia elétrica utilizando gás é feita através de turbinas, e um de seus componentes mais difíceis de serem fabricados são os discos de pás do compressor. Assim, este trabalho apresenta uma análise da fabricação de pás de discos inteiriços de compressores de turbinas na liga de titânio TiAl6V4, através do fresamento em 5-eixos simultâneos. É iniciado por uma revisão bibliográfica a respeito do fresamento em 5-eixos simultâneos, processo pouco difundido e estudado no Brasil, seguido por um panorama da problemática referente ao fresamento de ligas de titânio. A parte experimental deste é composta por quatro testes. No primeiro, o desvio por deflexão da ponta de uma ferramenta com haste de aço é comparado com o de uma com haste de metal-duro. No segundo, é verificado se há algum ganho na vida da ferramenta com o uso de uma ferramenta com haste de metal-duro ao invés de uma de aço. Depois, são feitos testes de vida com fins comparativos variando-se o tipo de interpolação entre linear e por NURBS. No último ensaio, usinou-se uma peça-teste com cinco pás de BLISK buscando-se encontrar a melhor estratégia para este fim. Quanto ao uso de metal-duro para compor a haste das ferramentas, não foram percebidos ganhos, para as condições experimentadas, típicas de acabamento. O uso de interpolação por NURBS também não trouxe benefícios à vida da ferramenta nestas condições, porém melhoras no acabamento da superfície usinada são atingidas. Por fim, fresar uma pá contornando-a, seguindo suas curvas paramétricas na direção axial do disco, foi considerada a melhor estratégia, de maneira geral. Gas combustion, nowadays, represents the world's second principal way of electricity generation. In Brazil, the use of this energy source wiht this purpose has grown considerably in the last decade, since it has drawn public and private interest, due to its disposal, and smaller dimension and pollution capacity when compared with diesel combustion engines. The conversion of natural gas in electricity is made through gas turbines, and the rotors of its compressors are components that present significant difficulty in its manufacture. This document presents an analysis of the simultaneous five-axes milling of blades of TiAl6V4 integral bladed disks (BLISK). It begins with a bibliographic review of simultaneous 5-axes milling, a production process barely diffused and studied in Brazil, followed by an overview of the complexity faced when milling titanium alloys. The experimental part of this work is composed by four tests. The first one compares the deflection of a steel shaft mill with the deflection of a carbide shaft mill. In the second, it is checked if the use of carbide shaft mills brings some tool life time gain. In the sequence, comparative tool life tests were made changing the interpolation type between linear and NURBS. This part is concluded with the machining of a test-piece, a turbine compressor's BLISK section containing five blades, with which the best milling strategy for this purpose is sought. The results showed that there's no advantage in the appliance of carbide in tool shafts, within the experimental conditions limits, typically used for finishing operations. In terms of tool life, the same can be said for NURBS interpolation, but it is not the case for the surface quality, because better roughness is reached in comparison with linear interpolation. Finally, it was observed that milling a blade following its parametric curves in the BLISK axis direction is the best choice, among the strategies proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334679.pdf: 1632031 bytes, checksum: be8912e802b9511389c4343c93dd1804 (MD5) Previous issue date: 2015 / A fotocatálise heterogênea é um Processo Oxidativo Avançado (POA) que ocorre através da irradiação de luz com comprimentos de onda específicos na superfície de um semicondutor gerando radicais livres altamente reativos que são capazes de oxidar não seletivamente diversos compostos orgânicos. Os principais fotocatalisadores utilizados, como o TiO2, são ativados apenas em comprimentos de onda dentro da região do ultravioleta. Logo, torna-se inviável utilizar radiação solar como fonte de irradiação, pois apenas uma faixa de 3% a 5% desta radiação corresponde à região do ultravioleta. Além disso, os fotocatalisadores estão propensos a sofrer o efeito de recombinação eletrônica, o que reduz a geração de radicais livres e torna o processo menos efetivo. Na literatura, relata-se que o fotocatalisador compósito formado pelo TiO2 e o óxido de grafeno (GO) é capaz de ser ativado em comprimentos de onda mais próximos da região do espectro visível e que este é menos propenso ao efeito da recombinação eletrônica. No presente trabalho, foram produzidos diferentes compósitos fotocatalisadores, os quais foram avaliados por meio de cinéticas de degradação do azul de metileno e suas caracterizações foram feitas por meio das técnicas de Difração de Raio-X (DRX), Termogravimetria (TGA), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Refletância Difusa UV-Vis, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Área BET e Voltametria de Varredura Linear. Os compósitos apresentaram um tamanho de cristalito entre 218 Å e 424 Å e as suas energias de band-gap foram menores do que a do P25, podendo ser ativados em comprimentos de onda mais próximos da região do visível. As análises de voltametria de varredura linear mostraram que os compósitos são menos suscetíveis à recombinação eletrônica e, além disso, as cinéticas feitas na presença dos compósitos apresentou um aumento de pelo menos 20% em relação à cinética feita com o P25, produto comercial à base de TiO2.<br> / Abstract : The heterogeneous photocatalysis is an Advanced Oxidative Process (AOP) that happens through light irradiation with specific wavelengths onto the surface of a semiconductor generating highly reactive free radicals that are able to oxidize many organic compounds by a non selective way. The main photocatalysts used, such as TiO2, are activated only at wavelengths within the ultraviolet region. Therefore, it becomes impractical to use solar radiation as a source of irradiation, since only a range of 3% to 5% of this radiation corresponds to the ultraviolet region. In the literature, it is reported that the composite formed by the TiO2 photocatalyst and graphene oxide (GO) can be activated at closer wavelength region of the visible spectrum and that is less susceptible to the effect of the electronic recombination. In this study, different composite photocatalysts were produced, which were assessed by methylene blue degradation kinetics and their characterizations were made through diffraction techniques of X-ray (XRD), thermogravimetry (TGA), Raman Spectroscopy spectroscopy, diffuse reflectance UV-Vis, Scanning Electron Microscopy (SEM), BET area and Voltammetry Linear Sweep. The composites had a crystallite size of 218 Å and 424 Å and their band-gap energy were lower than that of P25, being activated at wavelengths closer to the visible region. The analysis of linear sweep voltammetry showed that the composites are less susceptible to the electronic recombination and besides the kinetics done in the presence of the composites showed an increasing of at least 20% in the rate in relation to the kinetic done with P25, trade product based on TiO2.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-06T04:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334727.pdf: 2116110 bytes, checksum: c9d5f442f334cd1811365c1804106429 (MD5) Previous issue date: 2015 / O tempo de integração óssea de implantes de titânio é reportado na literatura como sendo de 12 semanas em maxila e 6 semanas em mandíbula, aproximadamente. Novas técnicas e superfícies de implante têm sido desenvolvidas para acelerar a formação óssea e, consequentemente, diminuir o tempo de osseointegração. Um método alternativo aplicado em superfícies de implantes é baseado em estimulação elétrica. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da estimulação elétrica em superfície de titânio imersa em um meio fisiológico simulado. Discos de titânio comercialmente puro grau IV e liga de Ti6Al4V com dimensões de 8 por 15 mm foram polidos com lixas d?água de granulometrias decrescentes até 2500 e, posteriormente, polidas com feltro e alumina (1,0 µm; 0,5 µm e 0,3 µm). As amostras foram limpas com álcool 70% e com água destilada durante 10 minutos sob vibração ultra-sônica. Após esterilizadas, as amostras foram conectadas a um potenciostato, que induziu e monitorou corrente elétrica direta e constante sobre a superfície. As amostras de titânio foram inseridas em uma célula eletrolítica contendo meio eletrolítico e divididas em 2 grupos: Ti-CP e Ti6Al4V e cada grupo subdividido conforme a aplicação de corrente eléctrica e meio eletrolítico: C1 (0 µA sem meio); C2 (0 µA imersas em DMEM e soro fetal bovino); 5 µA e 10 µA (imersas em DMEM e soro fetal bovino). Após estimulação elétrica, avaliou-se a adsorção de proteínas por testes quantitativos de Lowry e FTIR. As superfícies de titânio foram caracterizadas por testes eletroquímicos de potencial de circuito aberto e impedância e por análise topográfica a partir de microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A partir das análises por FTIR, observou-se a presença de bandas de energia características de amida em todas as amostras submersas em solução fisiológica indicando a presença de proteínas. Pelo método de Lowry a maior quantidade de proteína total adsorvida ocorreu nos subgrupos C2 (p < 0,05). Quanto às alterações morfológicas, o teste de perfilometria indicou maiores valores de Ra para as amostras de titânio puro submetidas a 10 µA (p < 0,05). As superfícies de Ti6Al4V apresentaram os maiores valores de Ra para 5 µA, mas sem diferença estatística com o subgrupo 10 µA (p > 0,05). As imagens do MEV não revelaram diferenças entre os grupos. Quando submetidas aos testes eletroquímicos, as amostras testes (5 µA e 10 µA) apresentaram maior resistência à corrosão. Foram encontradas alterações eletroquímicas e topográficas em superfície de Ti-CP e Ti6Al4V após estimulação elétrica em meio fisiológico simulado.<br> / Abstract : The required time for a titanium implant to become functional is reported in the literature as 12 weeks in maxilla and 6 weeks in mandible, approximately. New techniques and implant surfaces have been developed for accelerating bone formation and consequently reduce osseointegration time. An alternative method applied on implants surfaces is based on electrical stimulation. The aim of this study was to evaluate the electrical stimulation influence on titanium surface immersed in a physiological simulated environment. Commercially pure titanium grade IV and Ti6Al4V alloy with dimensions of 8 x 15 mm were wet ground on SiC abrasive papers down to 2500 Mesh and polished with alumina (1.0; 0.5 and 0.3 µm). After grinding, the samples were cleaned with 70% ethanol and distilled water for 10 minutes under ultrasonic bath. After sterilized, the samples were connected to a potentiostat, which induced and monitored direct and constant electric current on the surface. The titanium samples were placed in an electrolytic cell containing electrolyte medium and divided into 2 groups: Ti-CP and Ti6Al4V, further divided according to electric current application and electrolyte means: C1 (0 µA without medium); C2 (0 µA immersed in DMEM and FBS); 5 µA to 10 µA (immersed in DMEM and FBS). After electrical stimulation, proteins adsorption was quantitative evaluated by Lowry and FTIR tests. Titanium surfaces were characterized by open circuit potential, impedance and topographic analysis from atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). FTIR analysis, showed the presence of amide energy bands characteristic in all samples immersed in DMEM + FBS indicating the presence of proteins. By the Lowry method the greatest amount of total protein adsorbed was C2 subgroups (p <0.05). Regarding morphological change, the profilometry testing showed higher Ra values for pure titanium samples submitted to 10 µA (p <0.05). Ti6Al4V surfaces had the highest Ra values for 5 µA, but no statistical difference with subgroup 10 µA (p> 0.05). SEM images revealed no differences between the groups. When submitted to electrochemical tests, test samples (5 µA and 10 µA) showed greater corrosion resistance. Was found electrochemical and topographical changes in Ti-CP and Ti6Al4V surfaces after electrical stimulation in physiological simulated environment.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002Bitstream added on 2014-06-13T18:43:10Z : No. of bitstreams: 1 alencar_ac_dr_araiq.pdf: 2842903 bytes, checksum: 85256141f060542ecd98e64fda280b5b (MD5) / Este trabalho estudou-se a superfície do Ti cp e a liga metálica de Ti-6Al-4V usados como biomateriais para implantes, antes e após a modificação superficial (revestimento) empregando-se a aspersão térmica de dióxido de titânio por meio da técnica de plasma spray. A finalidade deste tratamento foi produzir um suporte funcional e quimicamente adequado possuindo grande área específica favorável para uma posterior osseointegração, o que garante uma melhor adesão do osso regenerado à superfície do implante usado para a prótese. A caracterização realizou-se usando métodos instrumentais: análise química, microscopia eletrônica, análise metalográfica, ensaios de dureza e difratometria de raios X do Ti cp, da liga, do composto de partida e do revestimento após a deposição. Conforme a microscopia eletrônica de varredura - MEV com EDS - a superfície do revestimento apresenta uma morfologia porosa e altamente homogênea. Os difratogramas de raios X do revestimento mostraram a presença de monóxido de titânio defeituoso e Ti2O3 . Na análise pontual de EDS, na região da interface, observou-se a difusão dos elementos Al e V da liga para o revestimento, e do oxigênio do revestimento para o substrato. Conclui-se que a presença de TiO e Ti2O3 na superfície está relacionada com a decomposição térmica do dióxido de titânio no jato de plasma spray com uma posterior recombinação dos seus componentes na forma de sesquióxido Ti2O3 e intercalação de oxigênio formando soluções sólidas superficiais de composição TiO1-x. A morfologia porosa e a presença destas fases no revestimento permite recomendar esta metodologia para a fixação do implante quando aplicado clinicamente. / The surface of cp Ti and Ti-6Al-4V alloy for implants was studied before and after the superficial modification (coating) using the technique of titanium dioxide spraying with plasma-gun. The purpose of such a treatment was to create functional and chemically appropriate metal support having large specific area favorable for the posterior osseointegration which will guarantee a better adhesion of the regenerated bone to the surface of the implant used for the prostheses. The characterizations have been carried out by using instrumental techniques: chemical analysis. electron microscopy, metallography, hardness tests and X rays diffraction study of cp Ti, alloy, starting oxide and coating after the deposition. According to the morphology studies performed by scanning electron microscopy, the coating surface is porous and exhibits high homogeneity. The coating X ray pattern showed the presence of both defectuous titanium monoxide and Ti2O3. Point EDS analysis of the interface region permitted to observe aluminum and vanadium diffusion from alloy to the coating and that of oxygen from the coating to substract. It is to conclude that the presence of TiO and Ti2O3 on the surface is owing to the thermal decomposition of titanium dioxide in the plasma jet spray followed by the recombination of its components in the form of Ti2O3 and oxygen insertion producing superficial solid solutions of the composition TiO1-x. The porous morphology and the presence of the above phases in the coating allows to recommend this technique for the implant fixation in clinics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-23Bitstream added on 2014-06-13T20:27:52Z : No. of bitstreams: 1 capellato_p_dr_guara.pdf: 1337923 bytes, checksum: 3edc5b93305051c3258b073892d9965d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Titânio CP e a liga Ti6Al4V são amplamente empregados na fabricação de componentes para aplicações biomédicas. No entanto, estes materiais podem causar problemas de saúde em função da liberação de íons metálicos citotóxicos e reabsorção do osso adjacente devido a grande diferença entre o modulo de elasticidade do material e osso. Esses fatores têm levado ao desenvolvimento de novas ligas de titânio e também de novas técnicas de modificação de superfície. Amostras da liga experimental Ti-30Ta na forma de discos com 13 mm de diâmetro e 3 mm de espessura foram empregadas nesse estudo. O processo de anodização foi realizado sob tensão de 15V, 25V e 35V e tempos de 20 e 40 min em eletrólito formado por HF/H2SO4 com adição de dimetil sulfóxido (DMSO). A calcinação das amostras foi realizada a 530ºC durante 3 h. As superfícies foram avaliadas empregando-se MEV-FEG, EDS e a molhabilidade avaliada com ângulo de contato. Todas as condições avaliadas apresentam superfície hidrofílica. Nanotubos de Ti-30Ta foram obtidos na condição 35V-40 mim apresentado 100 nm de comprimento e 80-100 nm de diâmetro. A biocompatibilidade da liga Ti-30Ta com nanotubos foi avaliada após 24 e 72 horas de cultura celular com fibroblastos dérmicos humanos (HDF, neonatal). A adesão e proliferação celular, viabilidade, organização do citoesqueleto e morfologia celular foram investigadas por meio de imagens de microscópio de fluorescência, ensaios bioquímicos e MEV-FEG. Análise celular demonstrou aumento significativo na adesão e proliferação celular, viavilidade, alongamento e produção de matriz extracelular de fibroblastos na superfície da liga Ti-30Ta com nanotubos após 72 horas de cultura celular... / In the last years, titanium and theirs alloys have been used in dental applications due their excellent properties such as corrosion resistance and biocompatibility. However, these materials are considered bioinerts and due to your poor physiological integration that may result in fibrous encapsulation and further biomaterial rejection. Ti-30Ta alloys, for use in biomedical applications are the subject of this research. The aim is to discover optimal alloy proportions for tissue-like mechanical properties and improved biocompatibility. Of the alloys tested, 30% Ta with Ti exhibits favorable properties including a low elastic modulus, improved strain-resistance and increased elongation to failure. Recent studies have identified strong correlations between anodized metals and the production of highly biomimetic nanoscale topographies. These surfaces provide an interface of enhanced biocompatibility that exhibits a high degree of oxidation and surface energy. In this study, the mechanical substrate and topographical surface properties of anodized Ti-30Ta alloy were investigated using scanning electron microscopy (SEM), energydispersive spectroscopy (EDS) and contact angle measurement. The anodization process was performed in an electrolyte solution containing HF (48%) and H2SO4 (98%) in the volumetric ratios 1:9 with the addition of 5% dimethyl sulfóxido (DMSO) at 15V, 25V and 35V for 20 and 40 min, producing a nanotube architecture when anodized at 35V for 40 min. Human dermal fibroblasts (HDF, neonatal) were utilized to evaluate the biocompatibility of Ti-30Ta nanotubes after 24 and 72 hours of culture. Cellular adhesion, proliferation, viability, cytoskeletal organization and morphology were investigated using fluorescence microscope imaging, biochemical assay and SEM imaging respectively... (Complete abstract click eletronic access below)