Produção, caracterização e propriedades de superfície de filmes finos de Ti-Nb-Zr

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Sidney Cherman Zolabarrieta
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18594
Resumo: With the increasing use of implants, due to the possibility of replacing certain parts of the human body as a means to improve health, there is a growing body of research on biocompatible metallic alloys. One widely used alloy is Ti-6Al-4V; however, aluminum ions can cause disturbances in the nervous system, and vanadium ions can be cytotoxic. Due to these issues, the search for new alloys has brought about various possibilities, such as Ti-β alloys, which exhibit properties close to human bone and their structure can exhibit stable or metastable phases, depending on the alloying elements, such as Nb, which has an effect on the stability of the beta phase and mechanical strength. The magnetron sputtering process is a widely used technique for depositing thin films, as it offers high deposition rates, low working pressures, and control over the surface quality of the deposited film. This study used this technique to produce thin films of the TiNbZr alloy on AISI 316L steel for the evaluation of chemical and microstructural properties. Three compositions (% at) were produced: Ti66Nb21Zr13, Ti62Nb20Zr18, and Ti59Nb19Zr22. All samples exhibited the formation of the β-Ti phase and nano-scale structures. The Ti62Nb20Zr18 and Ti59Nb19Zr22 samples showed electrochemical behavior similar to that of Grade IV Ti and hold promise for use as coatings for 316L steel implants.
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Due to these issues, the search for new alloys has brought about various possibilities, such as Ti-β alloys, which exhibit properties close to human bone and their structure can exhibit stable or metastable phases, depending on the alloying elements, such as Nb, which has an effect on the stability of the beta phase and mechanical strength. The magnetron sputtering process is a widely used technique for depositing thin films, as it offers high deposition rates, low working pressures, and control over the surface quality of the deposited film. This study used this technique to produce thin films of the TiNbZr alloy on AISI 316L steel for the evaluation of chemical and microstructural properties. Three compositions (% at) were produced: Ti66Nb21Zr13, Ti62Nb20Zr18, and Ti59Nb19Zr22. All samples exhibited the formation of the β-Ti phase and nano-scale structures. The Ti62Nb20Zr18 and Ti59Nb19Zr22 samples showed electrochemical behavior similar to that of Grade IV Ti and hold promise for use as coatings for 316L steel implants.Com o aumento do uso de implantes, devido à possibilidade de se substituir alguma parte do corpo humano, como forma de melhorar a saúde, surgem cada vez mais pesquisas sobre ligas metálicas biocompatíveis. Uma liga muito utilizada é a Ti-6Al-4V; entretanto, íons de alumínio podem causar distúrbios no sistema nervosos e íons de vanádio podem ser citotóxicos. Devido a esses problemas, a procura de novas ligas trouxeram diversas possibilidades, como ligas de Ti-β, que apresenta propriedades próximas às do osso humano e sua estrutura pode apresentar fases estáveis ou metaestáveis, dependendo dos elementos de liga, como Nb que tem efeito de sobre a estabilidade da fase beta e a resistência mecânica. O processo de pulverização magneto-catódica (magnetron sputtering) é uma técnica amplamente utilizada na deposição de filmes finos, pois apresenta alta taxa de deposição, com baixas pressões de trabalho e controle da qualidade superficial do filme depositado. O presente trabalho utilizou está técnica para produção de filmes finos da liga de TiNbZr sobre aço AISI 316L, para avaliação das propriedades química e microestrutural. Foram produzidas três composições (% at): Ti66Nb21Zr13, Ti62Nb20Zr18 e Ti59Nb19Zr22. Todas as amostras apresentaram a formação da fase β-Ti e estruturas em escalas nanométricas. As amostras Ti62Nb20Zr18 e Ti59Nb19Zr22 apresentaram comportamento eletroquímico similar ao do Ti Grau IV sendo promissoras para aplicação como recobrimento de implantes de aço 316L.porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFilmes finosRecobrimentosLigas à base de titânioBiomateriaisPulverização magneto-catódicaENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAOProdução, caracterização e propriedades de superfície de filmes finos de Ti-Nb-ZrProduction, characterization, and surface properties of thin films of Ti-Nb-Zrinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis6006004f37a9bd-afa3-440f-88bd-0e061ab6c9fcreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALSidney Cherman Zolabarrieta Costa - Dissertação.pdfSidney Cherman Zolabarrieta Costa - Dissertação.pdfapplication/pdf1208586https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18594/1/Sidney%20Cherman%20Zolabarrieta%20Costa%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf649b94c8aa0b84a15d39bcdbfc53d44eMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18594/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTSidney Cherman Zolabarrieta Costa - Dissertação.pdf.txtSidney Cherman Zolabarrieta Costa - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain81529https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18594/3/Sidney%20Cherman%20Zolabarrieta%20Costa%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txtf889d61f7d253c6d4162bbf8d7bbe4b4MD53ufscar/185942024-05-14 17:15:46.401oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18594Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:15:46Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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