Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-31Bitstream added on 2014-06-13T20:07:27Z : No. of bitstreams: 1 rangel_rcc_dr_bauru.pdf: 1294713 bytes, checksum: 2985112be0b4359c31e145843a70f7a7 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho a técnica de Implantação Iônica e Deposição por Imersão em Plasma, IIDIP, foi utilizada para deposição de filmes contendo cálcio sobre a superfície de titânio. Os parâmetros de deposição foram variados buscando-se condições que tornassem o titânio o mais bioativo possível. Para a deposição dos filmes contendo cálcio foram utilizados, como precursores, vapor de nitrato de cálcio dissolvido em álcool isopropílico ou cálcio granulado. Para avaliar a bioatividade dos filmes as amostras foram imersas em solução corpórea simulada, SBF. Espectrometria de emissão de raios X induzida por partículas carregadas (PIXE), espectroscopia de reflexão/absorção no infravermelho(IRRAS), espectroscopia de fotoelétrons de raios-x (XPS), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram utilizadas para análises da composição química e estrutura molecular dos filmes depositados. A morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). A espessura dos filmes foi medida por perfilometria, enquanto a energia de superfície e ângulo de contato foram obtidos pelo método da gota séssil em um goniômetro automatizado. Células osteoblásticas foram semeadas sobre amostras de titânio recobertas com o filme a plasma e controle e cultivadas para investigação da adesão e viabilidade celulares. Espectroscopia de impedância eletroquímica foi utilizada para avaliar modificações algumas amostras de titânio após a deposição a plasma e a imersão em SBF. Os resultados mostraram melhora na bioatividade do material, sendo que a viabilidade de células osteoblásticas aumentou mais de 100% para uma amostra de titânio tratada por IIDIP a partir de vapor da solução de nitrato de cálcio. Esse aumento na viabilidade foi atribuído a elevados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico / In this work Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition, PIID, technique was employed for deposition of calcium-containing films on titanium surfaces. The deposition parameters have been varied in search of conditions that would enhance the bioactivity of titanium surfaces as much as possible. Vapor of solution of calcium nitrate dissolved in isopropyl alcohol, or the sublimation of granulated metalic calcium were used as Ca precursors. The superficial modifications were investigated before and after soaking the samples in SBF. Particle-induced x-ray emission (PIXE), infrared reflectance/absorbance (IRRAS), x-ray photoelectron (XPS), x-ray difraction (XRD) and energy-dispersive x-ray (EDS) spectroscopies were used to characterize the chemical composition and molecular structure of the films. The surface morphology was evaluated by scanning electron microscopy (MEV) and atomic force microscopy (AFM). The thickness of the films was measurement by profilometry, while the surface energy and contact angle were assessed using the sessible drop method in an automated goniometer. Osteoblast cells was seeded on the coated titanium and controls and cultured to investigate cell adhesion and viability. Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS, was used to evaluate changes after plasma deposition and soaking in SBF. Osteoblast cells viability increased 100% in a titanium sample treated by PIIID from vapor of calcium nitrate solution. The increasing in cell viability has been ascribed to high values of roughness and surface energy. Calcium and phosphorous were detected in samples treated by PIIID from granulated calcium after soaking in SBF. Micrographs of those surfaces have revealed morphologies typical of apatite, which presence has been confirmed by XPS and XRD. High resolution XPS spectra... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Resumo: Nos últimos anos a área de biomateriais tem direcionado estudos para o desenvolvimento de um material sintético ou artificial que tenha propriedades físico-químicas, biológicas e mecânicas semelhantes ao do tecido ósseo. Dentre as diversas alternativas, uma das mais estudadas é o biocompósito metal-cerâmica, em que se utilizando técnicas de recobrimentos, consegue-se combinar boa biocompatibilidade, propriedades mecânicas e resistência à corrosão do titânio e suas ligas, com a excelente bioatividade das biocerâmicas de fosfato de cálcio, especificamente a hidroxiapatita. Para tanto, o processo sol-gel é uma das técnicas mais flexíveis e promissoras. O objetivo do presente trabalho foi estudar as características físico-químicas e as propriedades mecânicas do recobrimento de hidroxiapatita, obtido pelo processo sol-gel, com e sem pré-modificação de superfície dos substratos Ti-6Al-4V e Ti-6Al-7Nb com depósito de dióxido de titânio via plasma-spray. Os resultados mostraram a formação de uma camada rugosa e porosa de dióxido de titânio com forte interação com o substrato metálico devido à similaridade dos dois materiais. Investigou-se quatro diferentes procedimentos de deposição; onde se variou o número de camadas, temperaturas de calcinações, objetivando-se atingir morfologias e fases similares. Pelas técnicas de caracterização utilizadas (MEV, FTIR e DRX), os recobrimentos obtidos pelo processo sol-gel apresentaram uma mistura de fases, hidroxiapatita e ß-TCP (fosfato tricálcio). As medidas de espessura, realizadas por MEV, para os quatro procedimentos demonstraram que o recobrimento com dez camadas apresentou-se intacto e uniforme, não sendo encontrados falhas ou trincas entre as camadas e o substrato, demonstrando ser um bom indicador de ligação interfacial, mesmo apresentando uma espessura de aproximadamente 20æm. / Abstract: In recent years biomaterials area has addressed studies for the development of synthetic or artificial material that has chemical-physical, biological and mechanical properties similar to the bone tissue. Among several alternatives, one of the most studied is the metal-ceramic biocomposite, where using the technique coatings, had gotten to combine good biocompatibility, mechanical properties and corrosion resistance of the titanium and their alloys, with the excellent bioactivity of the calcium phosphate bioceramics, specifically the hydroxyapatite. For so much, the sol-gel process is one of the most flexible and promising techniques. The aim of the present work was to study the chemical-physical characteristics and mechanical properties of the hydroxyapatite coating obtained by the sol-gel process, with and without pre-modification of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb substrate surface with titanium dioxide deposit by plasma-spray method. The results showed the formation of a rough and porous layer of titanium dioxide and with a strong interaction with the metallic substrate due to the similarity of the two materials. It was investigated four different deposition procedures, where the layer numbers and calcination temperatures was varied, being aimed at to reach morphology and phase similars. For the characterization techniques (SEM, FTIR and XRD) used, for it, the coatings obtained by the process sol-gel showed a mixture of phases, hydroxyapatite and ß-TCP (tricalcium phosphate). The thickness measurement, carried out by SEM, for the four procedures, demonstrated that coating with ten layers showed intact and uniform, not being found flaws or cracks between the layers and substrate, demonstrating so as being a good interfacial connection indicator, even presenting a thickness of approximately 20æm. The results of the microhardness Vickers tests has presented similar values for the different depositions number and heat treatment temperatures. / Doutor

Orientador: Juno Gallego / Resumo: O desgaste abrasivo é uma das causas de falhas em equipamentos e responsável por prejuízos nos processos industriais. Uma técnica capaz de minimizar os efeitos deste fenômeno é a aplicação de revestimentos duros nas superfícies críticas. Recentemente foram desenvolvidos revestimentos contendo carbonetos de titânio formados pela fusão de misturas contendo cavacos das ligas ASTM F67 e ASTM F136 sobre peças de aço-carbono ASTM A-36. Após a aplicação do processo de soldagem GTAW obteve-se significativa fração volumétrica de TiC grosseiro com elevada dureza. No presente trabalho foi investigada a refusão dessas soldas pelo processo de soldagem a Laser Nd:YAG pulsado. A microestrutura das amostras foi analisada por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers. A caracterização microestrutural mostrou que houve refinamento dos carbonetos de titânio (TiC) na matriz ferrítica refundida com o Laser, cujo principal efeito foi um endurecimento do metal de solda. A caracterização mecânica demonstrou um aumento na microdureza da superfície do material. Este comportamento favorece o uso da refusão a Laser para a melhoria da qualidade das superfícies que demandam maior resistência ao desgaste abrasivo. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-01Bitstream added on 2014-06-13T19:57:16Z : No. of bitstreams: 1 fernandesfilho_rb_me_arafo.pdf: 2830309 bytes, checksum: 66ab25e4184101488687db5ac8eb11c7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi avaliar a rugosidade superficial e o processo de corrosão do titânio comercialmente puro (Ti cp), após simular períodos de contato com fluoretos de 5 (G5), 10 (G10), 15 (G15) e 20 (G20) anos, bem como avaliar a aderência de S. mutans nestas superfícies. Para cada respectivo período, discos de Ti cp foram previamente polidos e então imersos em solução fluoretada a 0,15% (1500 ppm, pH 5,3) ou em água destilada como controle (G0). A rugosidade média (Ra), rugosidade média quadrática (Rms) e a área superficial projetada (Área) foram avaliadas por microscopia de força atômica (MFA) antes e após a imersão. As mesmas superfícies foram examinadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV e EDX) e a aderência dos S. mutans avaliada pela contagem das unidades formadoras de colônia (UFC/ml). Todos os grupos teste aumentaram significativamente a Ra, Rms e Área após a imersão em solução fluoretada. Entretanto, na comparação entre os grupos (Kruskall- Wallis), somente a Área foi estatisticamente diferente. Os grupos G10 (p=0,008), G15 (p=0,014) e G20 (p<0,001) apresentaram maior Área quando comparados com G0. A análise por MEV mostrou a presença de corrosão por pits e uma superfície irregular em todos os grupos teste. O G0 não sofreu alteração em nenhum parâmetro avaliado. O EDX mostrou a presença de compostos de Ti-FNa incorporados à superfície do G20. Na contagem das UFC/ml, o grupo G20 apresentou maior aderência que G0 e G5. Conclui-se que os íons fluoretos em baixa concentração foram capazes de promover corrosão do Ti cp em todos os grupos teste e alteraram a Área do Ti cp ao longo do tempo. Adicionalmente, a aderência bacteriana mostrou-se maior no período mais longo de exposição. / The aim of this study was to evaluate the superficial roughness and the corrosion process of commercially pure titanium Ti cp, after simulating different periods of fluoride contact: 5 (G5), 10 (G10), 15 (G15) e 20 (G20) years, as well as the adherence of S mutans in those surfaces. For each respective period, Ti cp discs were previously polished and than submersed in fluoride solution 0.15% (1500 ppm, pH 5.3) or distilled water as control group (G0). The average roughness (Ra), root mean square roughness (Rms) and scanned area (Area) were assessed for atomic force microscopy (AFM) before and after the immersion. The same surfaces were examined for scanned electron microscopy (SEM, EDX) and S mutans adherence calculated by the counting of colony forming units (CFU/ml). All test groups increased significantly the Ra, Rms and Area after the immersion in fluoride solution. However, the comparison among the groups (Kruskall-Wallis), only the area showed significant difference. The groups G10 (p=0.008), G15 (p=0.014) and G20 (p<0.001) showed higher Area compared with G0. The SEM analysis showed the presence of corrosion by pits and irregular surface in all test groups. The G0 did not change for any parameter evaluated. The EDX showed the presence of Ti-F-Na in the surface of samples from G20. In the counting of CFU/ml, the G20 resulted in higher bacteria adherence compared with G0 and G5 (ANOVA, p=0.015). In conclusion the fluoride ions in low concentration promoted corrosion in Ti cp from all test groups and altered the Area of Ti cp over the time. Moreover, the longer is the period of immersion in fluoride solution, higher is the bacteria adherence.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-11-22Bitstream added on 2014-06-13T20:11:19Z : No. of bitstreams: 1 ernica_nm_me_araca.pdf: 751223 bytes, checksum: d94eb6ddda581dfccf846aec58f63e11 (MD5) / O objetivo deste estudo foi avaliar, clínica e radiograficamente, pacientes com fraturas de ângulo mandibular tratadas por meio de redução cirúrgica e fixação com uma miniplaca de titânio de 2,0 mm de espessura, associada a parafusos monocorticais. Foram avaliados retrospectivamente 21 pacientes, com 22 fraturas fraturas de ângulo mandibular, tratados pela equipe de Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo- Facial da Faculdade de Odontologia de Araçatuba - UNESP, na Santa Casa de Misericórdia de Araçatuba e Santa Casa de Misericórdia de Birigüi, Estado de São Paulo, no período de julho de 1999 a fevereiro de 2002. Todas as fraturas de ângulo mandibular avaliadas foram fixadas utilizando uma miniplaca de 2,0 mm de espessura, com parafusos monocorticais, disposta ao longo da linha oblíqua mandibular, sem utilização de fixação intermaxilar no pós-operatório. O tempo de proservação variou de 6 a 44 meses, com média de 15 meses e 1 dia. Foi observada, para essas fraturas, incidência de 14,3% de complicações pós-operatórias, sendo 4,8% infecção, 4,8% má-oclusão e 4,8% distúrbios sensoriais - hiperestesia no local de retenção da miniplaca. Dentre as complicações, a única que exigiu nova intervenção cirúrgica sob anestesia local foi a infecção pós-operatória. Assim, pode-se concluir que o método empregado foi clinicamente adequado para o tratamento de fraturas simples de ângulo mandibular, a presença de apenas uma miniplaca não interferiu no índice de complicações pós-operatórias, e o método evitou a fixação intermaxilar pós- operatória. / The aim of this study was to evaluate clinical and radiographic, mandibular angle fractures treated by open reduction and one single 2.0 mm titanium miniplate fixation associated with monocortical screws. The author retrospectively evaluated 21 patients, with 22 mandibular angle fractures, operated by Oral and Maxillofacial Surgery Division from the Dental School of Araçatuba, UNESP, Brazil, during the period from July 1999 to February 2002. All mandibular angle fractures studied were treated by open reduction and internal fixation with one single 2.0 mm miniplate, positioned along the mandible oblique line, without post-operative intermaxilar fixation. Follow-up ranged from 6 to 44 months, with a mean of 15 months and 1 day. Complications occurred in 3 patients (14,3%). One patient (4,8%) presented post-operative infection, one (4,8%) malocclusion, and one (4,8%) sensory disturbance - hyperesthesia in the region of the retained miniplate. The only case requiring a further surgical intervention under general anesthesia was the infection case. Thus, results allowed to conclude that the fixation method was suitable for treatment of simple mandibular angle fractures, the presence of only one single miniplate did not interfere on the post-operative complication rate, and the method avoided post-operative intermaxilar fixation.

Resumo: O objetivo neste estudo foi avaliar e comparar a reparação óssea ao redor de implantes cilíndricos densos e porosos, ambos de titânio puro grau 2, confeccionados via metalurgia do pó, por meio de análise histológica, histomorfométrica e teste mecânico de cisalhamento. Previamente à cirurgia, todos os implantes foram caracterizados por meio de análise metalográfica e os implantes densos foram submetidos também a um rugosímetro. Em seguida, os implantes foram inseridos em tíbias de coelhos. Concluiu-se, portanto, que a técnica de metalurgia do pó é eficiente para produzir implantes densos e porosos, e que os porosos apresentam maior contato na área de interface osso-implante e maior adesão ao osso, melhorando a osseointegração deste implante ao tecido ósseo. / Abstract: The aim of this study was to assess and compare the bone repair around dense and porous cylindrical implants, both made of commercially pure titanium by means of powder metallurgy. Histological analysis, histomorphometric analysis, and mechanical test were carried. Prior to the surgery, all implants were characterized by means of metallographic analysis. The dense implants were also submitted to perfilometer equipment. Following the implants were placed in the rabbit tibiae. Thus, these findings suggest that the powder metallurgy technique is efficient to produce dense and porous implants, and that the porous implants exhibit greater contact in the implant-bone interface and greater adhesion to the bone, therefore improving the osseointegration of this implant to the bone. / Orientador: Yasmin Rodarte Carvalho / Coorientador: Carlos Alberto Alves Cairo / Banca: Yasmin Rodarte Carvalho / Banca: Marize Varella de Oliveira / Banca: Mario Lima de Alencastro Graça / Banca: Paulo Villela Santos Júnior / Banca: Rosilene Fernandes da Rocha / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-23Bitstream added on 2014-06-13T19:18:57Z : No. of bitstreams: 1 martinsjunior_jrs_me_bauru.pdf: 3438842 bytes, checksum: c98511273a55e7af07b24dd5b19c844f (MD5) / Desde 1970, o titânio e algumas de suas ligas são vastamente usados na fabrição de próteses e dispositivos especiais nas áreas médica e odontológica devido às suas propriedades como baixos valores de módulo de elasticidade (Módulo de Young), resistência à corrosão e características de biocompatibilidade. A presença de elementos intersticiais (oxigênio, carbono, nitrogênio e hidrogênio) altera de maneira significativa as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou fragilização da liga. As medidas de espectroscopia mecânica constituem uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com a matriz metálica. O objetivo do trabalho foi prepararA LIGA Ti-15Mo por fusão a arco, e estudar a influência de tratamentos térmicos e do oxigênio presente em solução sólida, na estrutura, propriedades mecânicas, químicas, anelásticas e biocompatibilidade da liga. Os resultados de difração de raios X analisados pelo método de Rietveld permitiram quantificar as fases presentes na microestrutura, estando de acordo com as micrografias obtidas. Os resultados de dureza e módulo de elasticidade mostraram ser sensíveis à concentração de oxigênio e à microestrutura da liga. Nos ensaios de corrosão houve uma melhora significativa do potencial de corrosão após as dopagens com oxigênio. As medidas de espectroscopia mecânica apresentaram estruturas de relaxação e foram identificados os processos constituintes. Os ensaios de biocompatibilidade mostraram que a liga em questão pode ser considerada biocompatível / Since 1970, titanium and some of its alloys have been widely used in the manufacture of special devices and prostheses in medical and dental areas due to properties which include low elasticity modulus values, corrosion resistance and characteristics of biocumpatibility. The presence of interstial elements (carbon, nitrogen, oxygen and hydrogen) significantly alters the alloy's mechanical properties, mainly its elastic properties, causing either a hardening or softening of the alloy. Mechanical spectroscopy measurements are a powerful tool to study the interaction of these substitutional and interstitial elements with a metallic matrix. The aim of this work was to prepare the Ti-15Mo alloy by arc-melting and study the influence of heat treatments and oxygen present in the solid solution of the structure, as well as the mechanical, chemical and anelastic properties, and biocompatibility of the alloys. The results of x-ray diffraction were analyzed by the Rietveld Method to allow the phases present in the microestructure to be quantified according to the obtained micrographies. The hardness and elasticity modulus results were sensitive to the oxygen concentration and the alloy microstructure. In corrosion tests there was a significant improvement of the corrosion potential after the oxygen dopyng. The mechanical spectroscopy measurements showed relaxation structures, and constituent relaxation processes were identified. The biocompatibility tests showed that the alloy in question can be considered biocompatible

Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Verissimo_NathaliaCarolina_M.pdf: 4539752 bytes, checksum: 5f6eb6507fb9a034b3aca9ed35fdea93 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ligas de Ti do tipo 'beta' contendo elementos biocompatíveis são potencialmente interessantes em aplicações ortopédicas e odontológicas. Enquanto as propriedades mecânicas dessas ligas podem ser controladas por meio de tratamentos térmicos, suas propriedades de superfície podem ser otimizadas por meio da formação de camada de nanotubos de TiO2 usando processos de anodização. Neste trabalho, amostras de Ti CP e das ligas Ti-35Nb e Ti-35Nb-4Sn, obtidas por fusão a arco voltaico em atmosfera inerte, foram anodizadas sob potencial constante de 20V durante 1 hora, usando uma solução aquosa de HF, a fim de obter uma camada de nanotubos de TiO2 amorfa. Tais camadas amorfas foram tratadas termicamente visando promover transformações de fase amorfo-anatase e anatase-rutilo. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos indicam que camadas amorfas de nanotubos de TiO2 com espessura superior a 800 nm foram produzidas. Tratamentos térmicos combinados com ensaios de difração de raios-X permitiram identificar a formação de anatase em 225ºC em Ti CP, em 295ºC na liga Ti-35Nb e em 392ºC na liga Ti-35Nb-4Sn. A estrutura cristalina do rutilo foi observada no Ti CP em 398ºC e em 557ºC na liga Ti-35Nb. A formação de cristais de rutilo sobre a liga Ti-35Nb-4Sn ocorreu em 605ºC. Observou-se que o Nb combinado com Sn tem forte efeito estabilizador da fase anatase. Medidas de molhabilidade indicam que a fase anatase apresenta valores elevados de ângulo de contato, enquanto que a fase rutilo exibe valores menores e com características hidrofílicas. Os resultados obtidos sugerem que a combinação anatase-rutilo é a mais adequada para aplicações biomédicas e crescimento celular por não ser altamente hidrofílica / Abstract: 'beta' type Ti alloys containing biocompatible elements are potentially interesting for orthopedic and dental applications. While the mechanical properties of these alloys can be controlled by means of heat treatments, its surface properties can be optimized by formation of TiO2 nanotube layer using anodizing processes. In this work, samples of CP Ti and Ti-35Nb and Ti-35Nb-4Sn alloys obtained by arc melting under inert atmosphere were anodized using HF-based electrolyte for 1 hour, obtaining amorphous layers of TiO2 nanotubes. These layers were heat treated aiming to promote the amorphous structure and phases like anatase, mixture anatase-rutile and rutile. Samples were characterized by scanning electron microscopy. The results indicate that amorphous layers of TiO2 nanotubes with a thickness exceeding 800 nm were produced. Heat treatments combined with X-ray diffraction experiments allowed identifying the formation of anatase at 225ºC in CP Ti, at 295ºC in the Ti-35Nb alloy and at 392ºC in the Ti-35Nb-4Sn alloy. The crystal structure of rutile was observed in CP Ti at 398ºC and at 557ºC in the alloy Ti-35Nb. The formation of rutile crystals on the alloy Ti-35Nb-4Sn occurred at 605°C. It was observed that Nb combined with Sn shows a strong stabilizing effect of anatase. Wettability measurements indicate that the anatase phase shows high values of contact angle, while the rutile phase exhibits lower values and hydrophilic characteristics. The results suggest that the combination anatase-rutile is the most suitable for biomedical applications and cell growth because they are not highly hydrophilic / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_EderSocratesNajar_D.pdf: 9279894 bytes, checksum: a2ed77cd79f48134e7daf5bc705afb0e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ligas de Ti do tipo ? metaestável exibem comportamento singular no tocante à possibilidade de manipulação de seu comportamento mecânico. Nessas ligas, a rigidez pode ser alterada por meio do controle das fases presentes, o que permite que esses materiais sejam incluídos no seleto grupo dos materiais com gradientes funcionais (functionally graded materials - FGM). Neste trabalho, objetivou-se projetar, produzir, processar, caracterizar e aplicar ligas Ti-Nb com adições do elemento ? estabilizador de baixo custo Fe. As ligas foram produzidas por fusão a arco voltaico e submetidas a diversas condições de tratamento térmico, incluindo solubilização acima da temperatura ?-transus, resfriamento rápido até a temperatura ambiente e tratamentos térmicos de envelhecimento entre 260 °C e 400 °C. A caracterização envolveu calorimetria diferencial de varredura, difração de raios-X e dureza Vickers em alta temperatura, análises metalográficas e de módulo de elasticidade por técnicas acústicas, ensaios de tração e mapeamento de rigidez por meio de nanoindentação. Os resultados obtidos mostram a retenção completa da fase ? para a liga Ti-30Nb-3Fe solubilizada e resfriada rapidamente e permitem também, compreender a decomposição da fase martensita ?" e a nucleação das fases ? e ?. A adição do elemento Fe tornou a cinética de transformação de fases bem mais lenta, propiciando, sob algumas condições, a supressão da fase ?, que é conhecida por aumentar a dureza em detrimento da ductilidade. Tais resultados foram utilizados no estabelecimento de condições ideais de processamento que permitem obter componentes ortopédicos com rigidez gradual. Finalmente, o conhecimento adquiro foi usado na fabricação de placas e parafusos de osteossíntese a partir da liga Ti-30Nb-3Fe com gradientes de funcionalidade / Abstract: Metastable ? Ti alloys exhibit singular behavior regarding the possibility of manipulating their mechanical behavior. In these alloys, the stiffness can be changed by controlling phases, which allows these materials to be included in the select group of functionally graded materials (FGM). This study aimed to design, produce, process, characterize and apply Ti-Nb alloys with addition of Fe, an inexpensive ? stabilizing element. These alloys were produced by arc melting and subjected to different heat treatment conditions, including solution above the ?- transus temperature, quenching to room temperature and aging heat treatments between 260 °C and 400 °C. Characterization involved differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and Vickers hardness at high temperature, metallographic analyzes, elastic modulus by acoustic techniques, tensile test and stiffness mapping via nanoindentation. The results obtained show complete retention of the ? phase in the Ti-30Nb-3Fe alloy after solution in the ? field and rapid cooling to room temperature and also allow understanding martensite ?" decomposition and nucleation of the ? and ? phases. It was found that Fe additions make the phase transformation kinetics much slower, providing, for some conditions, suppression of the ? phase precipitation, which is known to increase the hardness at the expense of ductility. These results were used to establish optimal processing conditions, resulting in orthopedic component with graded stiffness. Finally, the knowledge acquired was used in the manufacturing of osteosynthesis plates and screws with functionality graded from the Ti-30Nb-3Fe / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

[pt] O dióxido de titânio é amplamente utilizado pela indústria e pesquisa como fotocatalisador, cuja principal desvantagem ainda é sua aplicação sob luz visível. Propriedades como quantidade de fases, tamanho do cristalito, área de superfície específica, volume de poros e valor da banda proibida (Eg) são explorados por métodos de síntes e para aprimorar a performance do TiO2. No entanto, elas são ajustadas empiracamente. O presente trabalho foi realizado a fim de descrever uma relação analítica entre essas propriedades para a fotocatálise, usando Redes Neurais Artificiais (RNAs) como ferramente estatística. Afim de ter o banco de dados mais representativo, foram usados 53 artigos. O Eg foi considerado a medida a qual avalia a performance fotocatalítica, sendo o parâmetro de saída da rede. Dois blocos A e B, distintos pelas variáveis de entrada, foram arranjados em grupos para investigar a influência das variáveis em pares, com 257 e 220 fotocatalisadores para cada, respectivamente. Exploraram-se diferentes algoritmos de treinamento (baseados em Retropropagação), tipos de redes (Feedforward, Cascade forward e Elman), funções de transferência, número de neurônios e redemulticamadas. Avaliaram-se os modelos pela Soma dos Erros Quadráticos (SSE),pelo coeficiente de correlação de regressão (R2) tanto para o treinamento e quanto para o teste, pelo comportamento de predição do banco de dados e pelo diagrama de regressão dos valores preditos pelos observados. Os resultados do bloco A sugerem que as variáveis não aparentam ter uma relação. Os modelos de múltiplas camadas no bloco B revelaram um aumento no desempenho. O resultado de maior coeficiente teve topologia de 4-4-6-1, correspondendo a camada de entrada, primeira camada oculta, segunda camada oculta e camda de saída, respectivamente. Obteve-se R2 de 84 por cento para o treinamento e 50 por cento para o teste, com SSE de 2.24.Esse resultado sugere que a rede não é capaz de prever o Eg, mas ela pode ser aprimorada. Os parâmetros estruturais devem ser revisados, de acordo com padrões de caracterizações e dados estatísticos. Consequentemente, o modelo pode ser bem ajustado, otimizado e usado na melhoria da fotocatálise. / [en] Titanium dioxide has been widely applied by industry and scientific research as a photocatalyst,whose main drawback still has been the application under visible light.Properties such as phases amount,crystallite size, specific surface area, pore volume, and band gap value (Eg)have been explored by synthesis methods to improve TiO2 s performance. However, they are empirically adjusted.The present work was carried out to describe an analytical relation between those properties for photocatalysis, using Artificial Neural Networks (ANNs) as a statistical tool. Aiming the most representative set, 53 literature papers were used for the database. Eg was considered the measurement which evaluates the photocatalytic performance, namely the network s out put variable. Two blocks A and B, which are distinguished by input variables, were arranged into groups to investigate the variables pair influences, using 257 and 220 photocatalysts vectors for each,respectively. Modelling attempts examined different training algorithms(based on Back- propagation), types of networks (Feedforward, Cascade forward and Elman), transfer functions, number of hidden neurons, and multilayer network.The developedmodelswereevaluatedbythesumofsquarederror(SSE),the correlation coefficient(R2) of regression for both training and test data, the prediction behaviour of the dataset,and the regression diagram of predicted and observed values. The block A results suggest the variables do not have an apparent relationship. Multilayers models on block B revealed an increase of network identification performance. The result with the highest coefficient showed 4-4-6-1 topology; corresponding, respectively, to input, first hidden, second hidden and output layers.It had R2 of 84 percent for training and to 50 percent fortest, with SSE of 2.24.This result suggests this network is not able topredict the Eg, but it can be improved. The structural properties should be reviewed, according to standards of characterization and statistical data. Hence, the model could be well fitted, optimized, and used for photocatalysis improvement.