Liga superelástica ti-25nb (%at): processamento, caracterização e protótipos de dispositivos implantáveis.

• Autor(a) principal: NOVAIS, Diego Jean Freitas Vieira.
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33203
• topic: Engenharia mecânica; Processos de fabricação; Liga com memória de forma; Superelasticidade; Ti-Nb; Placa de fixação óssea; Grampo ortopédico; Mechanical engineering; Manufacturing processes; Shape memory alloy; Superelasticity; Bone fixation plate; Orthopedic staple; Engenharia mecânica.

Ligas com Memória de Forma são materiais inteligentes que possuem a capacidade de recuperar grandes deformações quando comparados a materiais metálicos comuns, como o aço e o titânio. Entre estas ligas, as mais conhecidas são as do sistema Ni-Ti, como o NiTiNOL e as ligas Ti-Ni-Nb, que possuem baixo módulo de elasticidade e elevada resistência mecânica e a corrosão e por isso vêm sendo utilizadas em diversas áreas, incluindo a medicina. Contudo, o níquel presente nestas ligas é considerado tóxico e, em casos especíĄcos, como desgaste da camada de óxido de titânio na superfície do material, pode expor o paciente à toxicidade do níquel. Desta forma, surge como opção para uso na área medicinal a liga Ti-Nb, que é composta somente de elementos biocompatíveis e possui outras propriedades desejáveis para tal uso, como elevada conformabilidade mecânica, resistência à corrosão e baixo módulo de elasticidade. Desta forma, este trabalho visa fabricar e caracterizar um liga Ti-25Nb (%at.), além de fabricar e testar protótipos de dispositivos médicos implantáveis: placas de Ąxação óssea (PFO) e grampos ortopédicos. A liga foi fabricada por fusão a arco em ambiente inerte e laminada a frio até uma redução de 90% na espessura do lingote, resultando em uma lâmina de Ti-Nb. O contorno externo da PFO, assim como o corte do grampo ortopédico, foi realizado por meio de corte por eletroerosão a Ąo, enquanto os furos internos foram feitos por furação com brocas de aço rápido. A liga Ti-Nb fabricada apresentou recuperação máxima de 1,5% de deformação, tensão máxima de 670 MPa e deformação máxima de 12,55% até a ruptura a 37 °C, temperatura corpórea humana média, além de apresentar módulo de elasticidade de 57,32 GPa em ensaio de tração e 52,7 GPa em ensaio de ultramicrodureza Vickers. Também se mostrou não citotóxica pelo método de difusão em ágar e apresentou predominância da fase β em ensaio de Difração de Raio-X (DRX) devido à presença de 0,814% (%at.) de oxigênio, atuando como supressor da formação da martensita ortorrômbica durante o resfriamento. A PFO de Ti-Nb apresentou rigidez Ćexural de 35,44 N/mm e rigidez estrutural em Ćexão de 3,06×10-3 N/m2 , 1,54 vezes inferiores aos os valores obtidos para a PFO de aço, enquanto grampo ortopédico de Ti-Nb fabricado apresentou rigidez de 20,65 N/mm, 3,25 vezes menor que a do grampo fabricado em aço inoxidável. Diante disto, conclui-se que a liga Ti-Nb, por apresentar baixo módulo de elasticidade, superelasticidade e não ser citotóxico, é adequada para ser usada como material de dispositivos médicos implantáveis, conclusão corroborada pela comparação entre os dispositivos de Ti-Nb e os dispositivos de aço fabricados.