Estudo de tratamentos térmicos e acabamentos de superfície na liga Ti-6Al-4V produzida via DMLS para aplicação em implantes

• Main Author: Longhitano, Guilherme Arthur, 2015
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Published: [s.n.] 2016
• Subjects: Ligas de titânio; Prototipagem rápida; Tratamento de superfícies; Tratamento térmico; Implantes ortopédicos; Titanium alloy; Rapid prototyping; Surface treatment; Heat treatment; Orthopedic implants
• Online Access: LONGHITANO, Guilherme Arthur. Estudo de tratamentos térmicos e acabamentos de superfície na liga Ti-6Al-4V produzida via DMLS para aplicação em implantes. 2016. 85 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265833>. Acesso em: 26 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265833

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi === Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica === Made available in DSpace on 2018-08-26T21:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Longhitano_GuilhermeArthur_2015_M.pdf: 10352364 bytes, checksum: 6157c8c85d67a80202c0078ff2bd5901 (MD5) Previous issue date: 2016 === Resumo: No presente trabalho, a liga de titânio Ti-6Al-4V, empregada em implantes ortopédicos permanentes ou temporários devido à sua biocompatibilidade, foi produzida a partir da manufatura aditiva utilizando o processo de Sinterização Direta de Metais por Laser (DMLS). O material foi submetido a diferentes tratamentos térmicos com o intuito de modificar suas propriedades mecânicas, e a acabamentos de jateamento, ataque químico e polimento eletroquímico para analisar os efeitos dos mesmos no acabamento de superfície. As modificações resultantes após os tratamentos térmicos e acabamentos de superfície foram analisadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, medidas de rugosidade e massa, microdureza Vickers, e ensaios de tração e compressão. No estudo de acabamentos de superfície, o menor valor de rugosidade foi obtido após as etapas de jateamento e ataque químico combinadas. O acabamento de jateamento é responsável por deixar uma superfície com rugosidade uniforme, enquanto o ataque químico é responsável pela limpeza da superfície e redução da rugosidade. As amostras foram submetidas aos tratamentos térmicos nas temperaturas de 850 ºC, 950 ºC e 1050 ºC durante uma hora com resfriamento em forno. Foi constatado que quanto maior a temperatura empregada, maior é a ductilidade do material e, por outro lado, menor é a resistência mecânica. Tal fato ocorreu devido à maior nucleação e crescimento da fases 'alfa' e 'beta' no material, que apresentava inicialmente uma estrutura constituída por martensita hexagonal ('alfa'). A condição de tratamento térmico a 950 ºC foi a que apresentou a melhor relação de propriedades mecânicas, satisfazendo os requerimentos da norma ASTM F136 para a utilização da liga Ti-6Al-4V em implantes === Abstract: In this study, the Ti-6Al-4V titanium alloy, used in permanent or temporary orthopedic implants due to its biocompatibility, was produced by additive manufacturing using the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) process. The material was subjected to different heat treatments in order to modify their mechanical properties, and to the surface finishes of blasting, chemical etching and electropolishing to analyze their effects on surface finish. The resulting changes after the heat treatments and surface finishes were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, roughness and mass measurements, Vickers microhardness, and tensile and compression tests. In surface finishes study, the lowest roughness value was obtained after the combined steps of blasting and chemical etching. The blasting finish is responsible for leaving a surface with uniform roughness, while the chemical etching is responsible for cleaning the surface and reducing roughness. The samples were subjected to heat treatments at temperatures of 850 °C, 950 °C and 1050 °C for one hour followed by furnace cooling. It has been found that the higher the temperature employed, the higher the ductility of the material and, on the other hand, the lower the mechanical strength. This happened due to increased nucleation and growth of 'alfa' and 'beta' phases in the material, which initially had a structure made of hexagonal martensite ('alfa'). The condition of heat treatment at 950 ° C showed the best relation of mechanical properties, meeting the requirements of ASTM F136 for the use of Ti-6Al-4V alloy in implants === Mestrado === Materiais e Processos de Fabricação === Mestre em Engenharia Mecânica