Orientador: Rubens Caram Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de ligas do sistema Ti-Nb-Zr como biomaterial é promissor em razão de sua boa biocompatibilidade, alta resistência à corrosão, elevada resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade. As propriedades mecânicas de ligas Ti-Nb-Zr podem ser manipuladas variando-se o teor de Nb e Zr no componente, o que é obtido aplicando-se o processo de manufatura aditiva LENS®. Tal processo é uma técnica inovadora e permite produzir componentes tridimensionais com gradientes de composição e consequentemente, com gradientes funcionais. Materiais com gradiente funcionais são exigidos, em alguns casos, no reparo de tecidos duros do corpo humano. Por exemplo, em placas de fixação de fratura óssea é interessante alto módulo de elasticidade em regiões próximas à fratura e baixo módulo de elasticidade em regiões adjacentes à fratura. O objetivo desse trabalho foi estudar, do ponto de vista metalúrgico, a possibilidade de se produzir materiais para aplicação ortopédica fabricados com ligas Ti-Nb-Zr com gradientes de composição aplicando-se o processo LENS®. Para isso foram produzidos lingotes medindo 12 x 12 x 55 mm, com extremidades com composições nominais de Ti-35Nb-10Zr (% em peso) (região de baixo módulo), a região central de Ti CP (região de alto módulo) e as regiões entre o centro e as extremidades, com composições intermediárias. Cada lingote foi cortado simetricamente no sentido longitudinal, resultando em duas amostras (placas). Uma amostra foi caracterizada no estado como solidificada e a outra, após tratamento térmico de solubilização a 1000 °C por 1 h e resfriada em água. A caracterização das amostras envolveu fluorescência de raios-X e análise de teor de O e N para determinação da composição. Microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados e difração de raios-X foram utilizadas para análise microestrutural. Nanoindentação, medida de microdureza Vickers e análise de módulo de elasticidade por ultrassom para análise do comportamento mecânico. Verificou-se que é possível obter materiais com gradientes funcionais pelo processo LENS® dentro do sistema Ti-Nb-Zr. As amostras apresentaram módulo de elasticidade variando entre 65 a 110 GPa ao longo de seu comprimento / Abstract: The use of Ti-Nb-Zr alloys system as biomaterial is promising due to its good biocompatibility, high corrosion resistance, high strength and low modulus of elasticity. The mechanical properties of Ti-Nb-Zr alloys can be manipulated varying the content of Nb and Zr in the component production. This variation is obtained by applying the additive manufacturing process LENS®. This process is a novel technique and allows the production of three-dimensional components with compositional gradients and hence with functional gradients. Functionally graded materials are required in some cases, for repair of hard tissues of human body. In bone fracture fixation plates, for example, is interesting that the closest fracture regions possess high Young's modulus while adjacent fracture regions low Young's modulus. The aim of this work was to study, of metallurgical point of view, the possibility of producing materials, for orthopedic application, manufactured with Ti-Nb-Zr alloys with composition gradients applying the LENS®. To this, ingots measuring 12 x 12 x 55 mm were produced. Its ends were produced with the nominal composition Ti-35Nb-10Zr (wt%) (low modulus region), the central region was produced with CP Ti (high modulus region) and the regions between the extremities and central, with intermediate composition. Each ingot was symmetrical cut in longitudinal way, resulting in two samples (plates). One sample was characterized as the solidified state and the other one, after solubilization heat treatment at 1000 °C for 1 h and cooled in water. The samples were characterized by X-rays fluorescence and analysis of O and N content for compositions determining. Scanning electron microscopy, electron backscattering diffraction and X-ray diffraction were used for microstructural analysis. Nanoindentation technique, Vickers microhardness measure and measurement of Young's modulus by ultrasound were used for mechanical properties analysis. It has been found that it is possible to obtain functional gradients materials by the LENS® process within Ti-Nb-Zr system. The samples had modulus ranging from 65 to 110 GPa along its length / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unicamp.br:REPOSIP/322399 |
| Date | 31 July 2015 |
| Creators | Lima, Dalton Daniel de, 1986- |
| Contributors | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS, Caram Junior, Rubens, 1958-, Junior, Rubens Caram, Fogagnolo, João Batista, Chaves, Ricardo Risso |
| Publisher | [s.n.], Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 84 f. : il., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da Unicamp, instname:Universidade Estadual de Campinas, instacron:UNICAMP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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