Efecto del oxígeno en los comportamientos de recristalización estática de aleaciones biomédicas de Ti-Nb-Zr
Autores: Han, Chan-Byeol; Lee, Dong-Geun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Biocompatibilidad
Módulo de elasticidad
Materiales de implantes ortopédicos
Aleación TNZ40
Propiedades mecánicas
Contenido de oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Las aleaciones de titanio que se utilizan en aplicaciones biomédicas deben poseer biocompatibilidad y un bajo módulo elástico para proteger el tejido óseo del huésped sin causar blindaje por estrés. Dado que el módulo elástico de las aleaciones de titanio beta está cerca del de los huesos (10-30 GPa), estas aleaciones se consideran materiales potenciales para implantes ortopédicos. El módulo elástico de la aleación de fase beta Ti-39Nb-6Zr (TNZ40) es aproximadamente de 40 GPa, mientras que la resistencia es inferior a la de otros tipos de aleaciones de titanio. Se sabe que el oxígeno intersticial en una matriz de titanio mejora la resistencia de la matriz mediante el endurecimiento por solución sólida. Las propiedades mecánicas deseadas se pueden optimizar utilizando un procedimiento termo-mecánico para mantener un bajo módulo elástico. Con el fin de mejorar la resistencia, se fabricaron aleaciones TNZ40 con diferentes cantidades de oxígeno. Las aleaciones TNZ-0.16O y TNZ-0.26O se forjaron en frío en barras de 11 mm de diámetro, se sometieron a tratamiento de solución a 900 grados C y 950 grados C durante 2 horas, y se enfriaron en horno a temperatura ambiente. Como resultado, se observaron claramente granos recristalizados en la matriz beta. La aleación TNZ-0.26O que fue trabajada en frío mediante forjado seguido de tratamiento de solución a 900 grados C exhibió las mejores propiedades mecánicas (dureza Vickers: 247 HV, resistencia a la tracción última: 777 MPa, alargamiento en ruptura: 18.6% y resistencia a la compresión: 1187 MPa). Este estudio informa sobre los efectos del contenido de oxígeno en el comportamiento de recristalización y las propiedades mecánicas de estas aleaciones.
Descripción
Las aleaciones de titanio que se utilizan en aplicaciones biomédicas deben poseer biocompatibilidad y un bajo módulo elástico para proteger el tejido óseo del huésped sin causar blindaje por estrés. Dado que el módulo elástico de las aleaciones de titanio beta está cerca del de los huesos (10-30 GPa), estas aleaciones se consideran materiales potenciales para implantes ortopédicos. El módulo elástico de la aleación de fase beta Ti-39Nb-6Zr (TNZ40) es aproximadamente de 40 GPa, mientras que la resistencia es inferior a la de otros tipos de aleaciones de titanio. Se sabe que el oxígeno intersticial en una matriz de titanio mejora la resistencia de la matriz mediante el endurecimiento por solución sólida. Las propiedades mecánicas deseadas se pueden optimizar utilizando un procedimiento termo-mecánico para mantener un bajo módulo elástico. Con el fin de mejorar la resistencia, se fabricaron aleaciones TNZ40 con diferentes cantidades de oxígeno. Las aleaciones TNZ-0.16O y TNZ-0.26O se forjaron en frío en barras de 11 mm de diámetro, se sometieron a tratamiento de solución a 900 grados C y 950 grados C durante 2 horas, y se enfriaron en horno a temperatura ambiente. Como resultado, se observaron claramente granos recristalizados en la matriz beta. La aleación TNZ-0.26O que fue trabajada en frío mediante forjado seguido de tratamiento de solución a 900 grados C exhibió las mejores propiedades mecánicas (dureza Vickers: 247 HV, resistencia a la tracción última: 777 MPa, alargamiento en ruptura: 18.6% y resistencia a la compresión: 1187 MPa). Este estudio informa sobre los efectos del contenido de oxígeno en el comportamiento de recristalización y las propiedades mecánicas de estas aleaciones.