Desenvolvimento da liga Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr (TNTZ) por metalurgia do pó para aplicações biomédicas
Autor
Raíssa Monteiro Pereira
Orientador
- Orientador Vinícius André Rodrigues Henriques
Área de Concentração
Materiais, Manufatura e Automação
Data de Defesa
10/02/2020
Número da Tese
76741
Resumo
Atualmente há um elevado aumento na demanda por biomateriais metálicos devido ao crescente número da população de idosos e de pessoas que apresentam algum problema ósseo relacionado a doenças, acidentes ou desgaste prematuro. Em virtude disso, tem crescido o número de estudos relacionados ao desenvolvimento de ligas metálicas para aplicações em biomateriais, no qual a liga Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr apresenta grande destaque. Ela está inserida na classe de ligas de titânio, é isenta de elementos tóxicos e possui baixo módulo de elasticidade. Um dos desafios associados à obtenção da liga Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr diz respeito à complexidade da dissolução dos elementos refratários Nb e Ta (estabilizadores da fase ) para alcançar uma microestrutura homogênea. Levando em consideração essa observação, tem-se a metalurgia do pó como uma técnica eficaz na obtenção de componentes próximos às dimensões finais e com microestrutura uniforme. Para a realização desse trabalho, foram utilizados pós elementares obtidos por hidrogenação, misturados na estequiometria da liga, compactados uniaxial e isostáticamente a frio e sinterizados em alto vácuo nas temperaturas de 800 °C a 1600 °C. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, difratometria de raios X, análises de densidade, microdureza e ensaios mecânicos de compressão e flexão. Para a caracterização das propriedades biológicas foram realizadas análises in vitro para verificar o crescimento de biofilme (utilizando os microorganismos Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus) como também a sua citotoxicidade. A avaliação da biocompatibilidade também foi realizada utilizando modelo de ensaio in vivo por meio da implantação no tecido subcutâneo de ratos Wistar com a finalidade de investigar as reações nos tecidos subjacentes ao implante. Os resultados desse trabalho evidenciaram a viabilidade de obtenção da liga Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr por metalurgia do pó, com a obtenção de amostras com elevada densificação e propriedades mecânicas adequadas. A homogeneidade microestrutural somente foi obtida após a total dissolução das partículas de tântalo a 1600 °C. A difratometria de raios X demonstrou uma tendência para a estabilização da fase nas temperaturas mais elevadas. Os ensaios de densidade e microdureza evidenciaram resultados crescentes conforme o aumento de temperatura, alcançando os valores finais de 5,7 g/cm³ e 352 HV. Os ensaios mecânicos apresentaram valores de módulo de elasticidade em torno de 40 GPa, resistência máxima de compressão de 1018 MPa e resistência à flexão de 1297 MPa. Por fim, os ensaios biológicos nas amostras sinterizadas da liga a 1600 °C demonstraram condições de elevada biocompatibilidade o que qualifica sua utilização em implantes.
