Microestructura y Propiedades Mecánicas de Aleaciones de Alta Entropía Biomédicas Ti-Zr-Nb-Ta-Sn
Autores: Ozerov, Maxim; Yurchenko, Nikita; Sokolovsky, Vitaly; Nozdracheva, Elena; Panina, Evgeniya; Nadezhdin, Sergey; Stepanov, Nikita; Zherebtsov, Sergey
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Microestructura y Propiedades Mecánicas de Aleaciones de Alta Entropía Biomédicas Ti-Zr-Nb-Ta-SnCategoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Aleaciones de alta entropía
Microestructuras
Comportamiento mecánico
Deformación
Bandas de dislocación
Aplicación biomédica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Se produjeron aleaciones de alta entropía Ti(50-x)Zr38NbxTa8Sn4 con x = 0, 10 y 20 at.% mediante fusión por arco al vacío en una atmósfera de argón de alta pureza. Las microestructuras iniciales consistían en granos bcc equiaxiales con tamaños de 115 +/- 30 um, 250 +/- 60 um y 280 +/- 70 um para las aleaciones Ti30Nb20, Ti40Nb10 y Ti50Nb0, respectivamente. Las aleaciones Ti30Nb20 y Ti40Nb10 mostraron un comportamiento mecánico atípico con una corta etapa de endurecimiento por deformación seguida de una disminución gradual del esfuerzo de fluencia después de alcanzar el punto de fluencia. Aunque estas dos aleaciones tenían cierta inclinación hacia la localización de deformación macroscópica, su elongación a la tracción fue similar a la obtenida en la aleación Ti50Nb0, que tuvo una etapa más prolongada de deformación uniforme. Las diferencias se asociaron con microestructuras distintas observadas después de la deformación hasta la fractura. La formación de bandas de dislocación y la activación del deslizamiento cruzado a escala microscópica, así como la aparición de bandas de quiebre a escala mesoscópica, pueden resultar en inestabilidad plástica. En contraste, una microestructura similar a lamelas con bandas de dislocación paralelas, como la observada en la aleación Ti50Nb0, puede asegurar un comportamiento mecánico más estable. Las aleaciones desarrolladas (Ti30Nb20 y Ti40Nb10) tienen propiedades que las hacen altamente atractivas para aplicaciones biomédicas debido a una combinación de muy altas resistencias a la fluencia (1090 y 930 MPa, respectivamente), bajos módulos de Young (~78 y ~69 GPa, respectivamente), ductilidad razonable y excelente biocompatibilidad.
Descripción
Se produjeron aleaciones de alta entropía Ti(50-x)Zr38NbxTa8Sn4 con x = 0, 10 y 20 at.% mediante fusión por arco al vacío en una atmósfera de argón de alta pureza. Las microestructuras iniciales consistían en granos bcc equiaxiales con tamaños de 115 +/- 30 um, 250 +/- 60 um y 280 +/- 70 um para las aleaciones Ti30Nb20, Ti40Nb10 y Ti50Nb0, respectivamente. Las aleaciones Ti30Nb20 y Ti40Nb10 mostraron un comportamiento mecánico atípico con una corta etapa de endurecimiento por deformación seguida de una disminución gradual del esfuerzo de fluencia después de alcanzar el punto de fluencia. Aunque estas dos aleaciones tenían cierta inclinación hacia la localización de deformación macroscópica, su elongación a la tracción fue similar a la obtenida en la aleación Ti50Nb0, que tuvo una etapa más prolongada de deformación uniforme. Las diferencias se asociaron con microestructuras distintas observadas después de la deformación hasta la fractura. La formación de bandas de dislocación y la activación del deslizamiento cruzado a escala microscópica, así como la aparición de bandas de quiebre a escala mesoscópica, pueden resultar en inestabilidad plástica. En contraste, una microestructura similar a lamelas con bandas de dislocación paralelas, como la observada en la aleación Ti50Nb0, puede asegurar un comportamiento mecánico más estable. Las aleaciones desarrolladas (Ti30Nb20 y Ti40Nb10) tienen propiedades que las hacen altamente atractivas para aplicaciones biomédicas debido a una combinación de muy altas resistencias a la fluencia (1090 y 930 MPa, respectivamente), bajos módulos de Young (~78 y ~69 GPa, respectivamente), ductilidad razonable y excelente biocompatibilidad.