Caracterização das ligas Ti-43Nb e Ti-30Nb-8Zr

Abstract

Os biomateriais metálicos estão sujeitos a ambientes severos, como exposição a fluídos corpóreos altamente corrosivos e sujeitos a grandes esforços mecânicos. Diante desse cenário as ligas de titânio, como o titânio comercialmente puro, o Ti-6Al 4V e NiTi apresentam desempenho superior em relação a outros biomateriais metálicos em algumas aplicações. No entanto, um grande inconveniente dessas ligas é a possibilidade de eliminar íons tóxicos para o organismo durante o processo de corrosão e o alto módulo de elasticidade que gera o fenômeno denominado de stress shielding. Para diminuir o módulo de elasticidade, melhorar o desempenho mecânico e evitar a liberação de íons tóxicos, as ligas de Ti-β ou quasi-β com elementos de liga como Nb, Zr, Ta e/ou Mo surgem como alternativa de desenvolvimento e aplicação. No presente trabalho avaliou-se as ligas Ti-43Nb e Ti-30Nb-8Zr em relação a sua microestrutura, propriedades mecânicas e estabilidade de fases. Os resultados encontrados foram comparados com as do titânio comercialmente puro grau 4. Os resultados mostraram que a liga Ti-43Nb analisada possui grão equiaxiais uniformemente distribuídos com matriz β e sem a presença de precipitados. A liga Ti 30Nb-8Zr apresenta grãos equiaxiais uniformemente distribuídos com presença de fase martensítica α”. A liga Ti-30Nb-8Zr possui maior resistência a compressão em relação ao Ti-43Nb e cpTi grau 4 e módulo de elasticidade de 83GPa. A liga Ti-43Nb apresenta maior ductilidade e menor módulo de elasticidade das três (64 GPa). A liga Ti-30Nb-8Zr apresentou microdureza estatisticamente superior ao cpTi grau 4, que por sua vez foi superior ao Ti-43Nb. As análises térmicas por DSC, dilatometria e análise do coeficiente de expansão térmica mostraram que ambas as ligas estão sujeitas a transformações martensíticas. Foi observado também a decomposição da fase martensítica α” da liga Ti-30Nb-8Zr em duas etapas, primeiro em uma fase intermediária ω e posteriormente em β. O coeficiente de encruamento levantado empiricamente para as duas ligas analisadas e para o cpTi grau 4 são similares.