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Mejorado Rendimiento Tribológico de Aleaciones de Titanio-Niobio-Zirconio-Tantalio (TNZT) Reforzadas con Nitrógeno Biocompatibles para Aplicaciones Ortopédicas Avanzadas

Autores: Digole, Satyavan; Desai, Jay; Christopher, Calvin; Bohara, Smriti; Witharamage, Chathuranga Sandamal; Kothapalli, Chandra; Gupta, Rajeev Kumar; Borkar, Tushar

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Biocompatible
Nitruros
Propiedades tribológicas
Aleaciones TNZT
Dureza
Resistencia al desgaste

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 6

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las aleaciones de beta-titanio (beta-Ti) se utilizan en diversas aplicaciones biomédicas, especialmente para implantes ortopédicos, debido a su superior biocompatibilidad, excelente resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas mejoradas. Sin embargo, las propiedades tribológicas inferiores de las aleaciones de beta-Ti conducen al desgaste por fricción y a una fuerte tendencia a bloquearse, lo que es una gran preocupación en aplicaciones ortopédicas que implican fricción continua. Este trabajo tiene como objetivo abordar este problema incorporando nitruros biocompatibles en aleaciones de beta-Ti Ti-Nb-Zr-Ta (TNZT). Se prepararon compuestos TNZT que comprenden un 2 % en peso de nitruros biocompatibles (TiN, NbN, ZrN y TaN) utilizando molienda de alta energía seguida de sinterización por plasma de chispa. Todos los nitruros mejoraron la dureza y la resistencia al desgaste de las aleaciones TNZT y mostraron una excelente biocompatibilidad. TNZT-2 % en peso TiN mostró la dureza promedio más alta de 311.8 HV y el coeficiente de fricción más bajo de 0.659, lo que sugiere la mayor eficiencia de TiN en la mejora del rendimiento tribológico de las aleaciones TNZT. Se discuten en detalle los mecanismos subyacentes detrás del rendimiento superior de los compuestos TNZT reforzados con nitruro. También se estudió el efecto de la concentración de TiN preparando compuestos TNZT con un 5 y un 10 % en peso de TiN, que mostraron una mayor dureza de 388.5 HV y 444.3 HV, respectivamente. Este trabajo ayudará a producir aleaciones de beta-Ti superiores para aplicaciones ortopédicas avanzadas.

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