Nucleação da fase alfa durante tratamentos isotérmicos em ligas de titânio biomédicas do sistema Ti-Nb e Ti-Nb-Sn

• Main Author: Salvador, Camilo Augusto Fernandes, 1988-
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Published: [s.n.] 2015
• Subjects: Ligas de titânio; Biomateriais; Tratamento térmico; Transformações de fase; Ti alloys; Biomaterials; Aging heat treatment; Phase transformations
• Online Access: SALVADOR, Camilo Augusto Fernandes. Nucleação da fase alfa durante tratamentos isotérmicos em ligas de titânio biomédicas do sistema Ti-Nb e Ti-Nb-Sn. 2015. 78 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265858>. Acesso em: 26 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265858

Orientador: Rubens Caram Junior === Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica === Made available in DSpace on 2018-08-26T12:33:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salvador_CamiloAugustoFernandes_M.pdf: 6043299 bytes, checksum: d34b83077b59f31d9349e1c6f8532b3a (MD5) Previous issue date: 2015 === Resumo: Ligas biomédicas do sistema Ti-Nb-Sn são bastante promissoras em função de sua excelente biocompatibilidade, baixo módulo de elasticidade e resistência à corrosão. Estas propriedades são severamente influenciadas pela precipitação das fases ? e ? durante tratamentos térmicos de envelhecimento. Estudos prévios evidenciaram uma grande divergência entre a evolução microestrutural de amostras submetidas ao envelhecimento clássico (amostras solubilizadas, resfriadas em água e envelhecidas, RC) e de amostras submetidas à isoterma direta (ID). O objetivo deste trabalho é avaliar a evolução microestrutural de três diferentes composições - Ti-30Nb, Ti-30Nb-2Sn e Ti-30Nb-4Sn (% peso) durante os tratamentos isotérmicos RC e ID. As ligas foram fundidas em forno a arco, homogeneizadas (1000°C, 12 horas), resfriadas em água e laminadas a frio até a espessura de 2.5 mm, resultando em uma redução de espessura de 78%. Foram então obtidas amostras de 10 x 10 x 2.5 mm através de corte a frio. Um tratamento de recristalização foi empregado (800°C, 30 min), seguido dos tratamentos isotérmicos RC ou ID, a 400°C, por tempos entre 10 min e 48 h. Todas as amostras foram resfriadas em água após o envelhecimento. Em seguida, as amostras foram polidas e analisadas por MEV-FEG e DRX utilizando um porta-amostras giratório. Adicionalmente, medidas de microdureza e de módulo de foram executadas. Discos de 3 mm foram preparados para serem analisados por MET. Foram empregadas as técnicas de SAD, campo claro/campo escuro e CBED. Verificou-se que a adição de 4% de Sn suprime a formação de ? isotérmico a 400°C, dando origem a uma microestrutura de baixo módulo e baixa dureza. A adição de Sn permite a formação da fase ?" no resfriamento rápido executado após 48 h de isoterma direta. Para todas as composições, independentemente do tratamento térmico, a precipitação de ? ocorreu majoritariamente nos contornos de grão. Precipitados intragranulares em formato triangular também foram observados nas ligas com 2Sn e 4Sn === Abstract: Ti-Nb-Sn biomedical alloys have been recently developed as promising biomaterials due to their excellent biocompatibility, low elastic modulus and corrosion resistance. These desirable properties are highly influenced by the precipitation of ? and ? phases during aging heat treatments. Previous studies reported a great divergence between the microstructure evolution on specimens submitted to QA (quench and aged) and DH (direct holding from beta field, step-quenched, Route 2) aging heat treatments. The aim of this project was to evaluate the microstructure evolution of three different alloys - Ti-30Nb, Ti-30Nb-2Sn and Ti-30Nb-4Sn (wt %) during QA and DH isothermal aging heat treatments. The alloys were arc melted, homogenized (1000°C, 12 hours), water quenched and then cold rolled to 2.5 mm thickness, resulting in a total reduction rate of 78%. The ingot was cut in samples of 10 x 10 x 2.5 mm. A recrystallization heat treatment (800°C for 30 min) was employed, followed by the isothermal heat treatments (QA or DH) - from 10 minutes to 48 hours - and water quenching. The samples were finally polished and analysed by FEG-SEM and also X-ray diffraction (XRD) using a spinner device. Furthermore, microhardness and elastic modulus measurements were performed. Conventional TEM sample preparation was used in order to obtain 3 mm disks suitable for BF/DF/SAD and CBED analysis. It was verified the addition of 4% Sn supresses the ? formation during DH aging heat treatments at 400°C, resulting in a low hardness and low elastic modulus microstructure. This Sn addition also allows ?" to be formed on water quenching even after 48 h of aging. For all compositions, despite of the aging heat treatment, the majority of ? precipitation was given on grain boundaries. Intragranular, triangular-shape ? precipitates were also observed in Ti-30Nb-2Sn and Ti-30Nb-4Sn alloys === Mestrado === Materiais e Processos de Fabricação === Mestre em Engenharia Mecânica