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Resumo

Titânio comercialmente puro e a liga Ti6Al4V são utilizados como materiais de implante, pois naquele contexto exibem excelentes propriedades. No entanto, o metal possui resistência relativamente baixa quando comparado com a liga, que por sua vez contém Al e V, dois elementos potencialmente tóxicos. Por outro lado, foi demonstrado que processos de deformação plástica severa, ou DPS, causam drástico aumento de resistência à tração em resposta à redução de tamanho de grão para dimensões nanométricas ou submicrométricas. Esse mecanismo pode ser explorado para aumentar a resistência do Ti comercial, criando assim uma alternativa à liga Ti6Al4V. O presente estudo, em desenvolvimento no DEMa/UFSCar, propõe-se a utilizar um dos diversos métodos de DPS, no caso a tecnologia ECA (Extrusão em Canal Angular), associada a laminação a frio, para aumentar a resistência à tração do Ti Grau 2 até H 1000 MPa, mas conservando razoável ductilidade. Atenção especial será dada à temperatura de prensagem ECA e ao mínimo grau de deformação, parâmetros importantes na obtenção de tamanho de grão homogêneo e reduzido. Microscopia eletrônica de transmissão, difração de elétrons retroespalhados, medidas de microdureza, e ensaios de tração/compressão serão empregados para caracterizar a evolução microestrutural, resistência, endurecimento por deformação e sensibilidade à taxa de deformação do Ti. Por fim, sua suscetibilidade à corrosão e usinabilidade serão avaliadas por ensaios padronizados.Os resultados deste estudo devem contribuir a um melhor conhecimento de Ti comercial como material para implantes biológicos, dando oportunidade para seu uso em substituição à liga Ti64, mais cara e potencialmente danosa á saúde. A presente solicitação propõe que parte das atividades deste projeto de pesquisa sejam realizadas na University of Southern Califórnia - EUA, da forma apresentada no plano de trabalho que segue, durante um período de 6 meses, e com apoio de uma bolsa BPE/FAPESP. (AU)

Resumo

A liga de titânio mais utilizada para aplicações biológicas é a liga Ti-6Al-4V. Quanto maior for o conteúdo de oxigênio, nitrogênio, ou vanádio, maior será sua resistência e o inverso, quanto menor for o conteúdo destes elementos maior será a tenacidade à fratura, a ductilidade e a resistência à corrosão. Porém, foi relatado anteriormente que o vanádio causa efeitos citotóxicos e reações adversas em alguns tecidos, enquanto o alumínio tem sido associado com desordens neurológicas. Dessa forma, o estudo e o desenvolvimento de ligas de titânio têm mobilizado muitos pesquisadores, haja visto que as propriedades destas ligas estão fortemente relacionadas com os elementos de liga e com os tratamentos termomecânicos efetuados em seu processamento. Estão sendo desenvolvidas novas ligas de titânio que apresentam em sua composição elementos como nióbio, tântalo, zircônio e molibdênio. A presença de elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio, carbono e hidrogênio) altera de maneira significativa as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga e as medidas de espectroscopia mecânica constituem uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com a matriz metálica. O Laboratório de Relaxações Anelásticas ( hoje Laboratório de Anelasticidade e Biomateriais), iniciou suas atividades em 1990, com a implantação da técnica do Pêndulo de torção para a análise de materiais. Em 1995, com o apoio da FAPESP (processo nro. 1995/04.940-8), foi implantado um segundo sistema semelhante ao primeiro. Em 1998, também com o apoio da FAPESP (processo nro. 1998/12.160-0), implantamos um terceiro sistema para medidas de atrito interno por intermédio da técnica da barra vibrante. Estes sistemas têm trabalhado continuamente e hoje uma modernização completa se faz necessário. O principal objetivo deste projeto é estudar o efeito de elementos intersticiais pesados (como oxigênio, por exemplo) em solução sólida, presentes em ligas do sistema Ti-Nb (tanto em fase ± como em fase ²) nas propriedades anelásticas da liga por meio de medidas de espectroscopia mecânica (atrito interno e módulo de elasticidade). Para tanto, as amostras, após sua análise química e de gases, serão caracterizadas por intermédio de medidas de densidade, difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), micodureza Vickers, testes de corrosão e biocompatibilidade. Para tanto, estamos propondo com este projeto, a aquisição de um analisador dinâmico mecânico DMA25 da Metravib, um DMA que oferece a possibilidade de trabalhar com força de 25N, com a opção de fazer um up-grade para 50 N no futuro (outros equipamentos similares trabalham com força até 16 N, o que é insuficiente para o estudo de metais). Este equipamento permite trabalhar num amplo intervalo de freqüência, 10-5 a 200 Hz, intervalo de temperatura entre -150°C a 500°C, completamente automático via microcomputador e possibilidade de trabalho imerso em fluidos. Com a aquisição deste equipamento, poderemos substituir os três equipamentos atuais e trabalhar com uma única geometria de amostra variando-se um intervalo muito grande de freqüência (cerca de oito décadas). (AU)

Resumo

Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica, tecnológica e economicamente viável nos dias de hoje. Estudos têm sido realizados, independente de objetivos comerciais, para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, principalmente, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade.Nesta proposta de trabalho de mestrado, pretende-se dar continuidade às pesquisas já iniciadas nos estudos de fluência da liga Ti-6Al-4V. Tais estudos foram efetuados com a liga recozida tratada termicamente, nos quais foram obtidos diferentes tipos de estrutura, sob condições de fluência realizada ao ar e avaliando-se o efeito dos tratamentos térmicos. Resultados preliminares indicam que as estruturas de Widmanstätten e Martensita, obtidas por tratamento térmico na liga Ti-6Al-4V, apresentaram maior resistência a fluência.O objetivo deste projeto de pesquisa de mestrado é a avaliação do efeito do tratamento térmico seguido do tratamento superficial de implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) na fluência de liga refratária. A finalidade da implantação iônica é a modificação das propriedades superficiais da liga Ti-6Al-4V, com intuito de se obter melhorias nas propriedades tribológicas do material tratado termicamente. A liga selecionada (Ti-6Al-4V) será submetida a duas diferentes condições de tratamentos térmicos para avaliação de diferentes tipos de microestrutura no material, visando obtenção das estruturas de Widmanstätten e Martensita. Em seguida a liga será submetida ao processo de implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) para a implantação de íons de nitrogênio, objetivando-se a formação de uma camada superficial de TiN.A liga após tratamentos térmicos e implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) será submetida a ensaios de fluência ao ar a:(i) 600°C nas condições de 125 a 319 MPa;(ii) 500 e 700°C a 291 MPa, na modalidade de carga constante. Estudos completos de ensaio de fluência da liga refratária Ti-6Al-4V tratada termicamente são escassos na literatura.O presente projeto é inovador, permitindo o conhecimento mais detalhado da influência da microestrutura e implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) na resistência à fluência ao ar da liga Ti-6Al-4V. Em função da disponibilidade dos equipamentos, pretende-se obter conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária como função das tensões e temperaturas aplicadas. A ductilidade, taxa de fluência estacionária e tempo de vida serão avaliados quanto aos efeitos do tratamento térmico e superficial, podendo-se estabelecer uma análise comparativa de estudos anteriores com os resultados obtidos nos ensaios ao ar e nos corpos-de-prova sem tratamento e após os tratamentos. A caracterização microestrutural pelas técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura serão ferramentas valiosas para a compreensão dos mecanismos de fluência. (AU)

Resumo

Devido a características como resistência à corrosão e biocompatibilidade excelentes, o titânio e algumas de suas ligas têm sido vastamente usados na fabricação de próteses e dispositivos especiais nas áreas médica e odontológica desde 1970 devido às suas propriedades como baixos valores de módulo de elasticidade, resistência à corrosão e características de biocompatibilidade. Entretanto, os valores do módulo de elasticidade dessas ligas ainda são cerca de 2-4 vezes superiores os do osso. O preço considerado elevado é um dos contrapontos na utilização de titânio e suas ligas, no entanto este preço é apenas ligeiramente superior se comparado com ligas Co-Cr e certos tipos de aços usados. A liga de titânio mais utilizada para aplicações biológicas é a liga Ti-6Al-4V. Quanto maior for o conteúdo de oxigênio, nitrogênio, ou vanádio, maior será sua resistência e o inverso, quanto menor for o conteúdo destes elementos maior será a tenacidade à fratura, a ductilidade e a resistência à corrosão. Porém, foi relatado anteriormente que o vanádio causa efeitos citotóxicos e reações adversas em alguns tecidos, enquanto o alumínio tem sido associado com desordens neurológicas. A presença de elementos intersticiais (O, C, N e H) altera de maneira significativa as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga e as medidas de espectroscopia mecânica constituem uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com a matriz metálica. O principal objetivo deste projeto é estudar o efeito de elementos intersticiais pesados (como oxigênio, por exemplo) em solução sólida, presentes em ligas Ti-Nb (tanto em fase ± como em fase ²) nas propriedades mecânicas da liga através de medidas de espectroscopia (módulo de elasticidade), ensaios de resistência à tração e fadiga e microdureza Vickers. Para tanto, as amostras serão caracterizadas por intermédio de difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), testes de corrosão e biocompatibilidade. (AU)

Resumo

Titânio comercialmente puro e a liga Ti6Al4V são utilizados como materiais de implante, pois naquele contexto exibem excelentes propriedades. No entanto, o metal possui resistência relativamente baixa quando comparado com a liga, que por sua vez contém Al e V, dois elementos potencialmente tóxicos. Por outro lado, foi demonstrado que processos de deformação plástica severa, ou DPS, causam drástico aumento de resistência à tração em resposta à redução de tamanho de grão para dimensões nanométricas ou submicrométricas. Esse mecanismo pode ser explorado para aumentar a resistência do Ti comercial, criando assim uma alternativa à liga Ti6Al4V. O presente estudo planeja utilizar um dos diversos métodos de DPS, no caso a tecnologia ECA (Extrusão em Canal Angular), associada a laminação a frio, para aumentar a resistência à tração do Ti Grau 2 até H 1000 MPa, mas conservando razoável ductilidade. Atenção especial será dada à temperatura de prensagem ECA e ao mínimo grau de deformação, parâmetros importantes na obtenção de tamanho de grão homogêneo e reduzido. Microscopia eletrônica de transmissão, difração de elétrons retroespalhados, medidas de microdureza, e ensaios de tração/compressão serão empregados para caracterizar a evolução microestrutural, resistência, endurecimento por deformação e sensibilidade à taxa de deformação do Ti. Por fim, sua suscetibilidade à corrosão e usinabilidade serão avaliadas por ensaios padronizados.Os resultados deste estudo devem contribuir a um melhor conhecimento de Ti comercial como material para implantes biológicos, dando oportunidade para seu uso em substituição à liga Ti64, mais cara e potencialmente danosa á saúde. (AU)

Resumo

O projeto de pesquisa focaliza a utilização da técnica de microscopia eletrônica analítica para caracterizar nanocristais em ligas amorfas a base de Cu (ou CuZr), que são responsáveis pelo aumento da ductilidade de ligas amorfas metálicas, e fases catalisadoras nanométricas em hidretos a base Mg, que modificam de modo relevante as propriedades de absorção e dessorção de hidrogênio. A parte experimental do projeto se concentrará no uso do novo microscópio eletrônico de transmissão-varredura do LCE, DEMa, UFSCar, que tem configuração analítica de ultima geração, 200kV, FEG, com facilidades de operação em nano-probe e alta resolução analítica através de EDX, EELS e HAADF. Essas características permitirão a avaliação detalhada dos nanocristais, cuja presença tem efeito fundamental nas propriedades dos dois sistemas mencionados (AU)

Resumo

Trata-se da visita do Professor Michel Lorrain do Insa de Toulouse-França, as universidades estaduais Paulista: Unesp/Campus de Ilha Solteira, onde participa de projetos de pesquisa financiados pela Fapesp, EESC-USP, PUC-Campinas e POLI-USP. O emérito professor, grande pesquisador na área de aderência aço-concreto, deverá vir ao Brasil para participar de uma série de atividades já programadas dentro do projeto onde atua como colaborador, assim como ministrar palestras, fazer reuniões de trabalho e visitar laboratórios de pesquisas das unidades acima mencionadas. Além disso, pela oportunidade de ter disponibilidade de tempo nesta época, o prof. Lorrain foi convidado para ministrar uma conferência no 51 Congresso Brasileiro do Concreto, e recebeu convite para outras visitas a universidades fora do estado. Esta, pois sendo solicitado a Fapesp, arcar com a permanência e a passagem do professor, durante sua estadia em SP. (AU)

Resumo

Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica e tecnológica nos dias de hoje. Estudos têm sido realizados independentemente de objetivos comerciais para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, em particular, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade.Superligas à base de níquel são conhecidas desde a década de 1930, e utilizadas principalmente em aplicações aeroespaciais. Estas aplicações requerem um material com elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e à fluência, boa resistência à corrosão e capacidade de operar continuamente em temperaturas elevadas.Nesta proposta de trabalho de mestrado, pretende-se estudar o comportamento em fluência da superliga Inconel 718. A liga será submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 750, 800 e 850 ºC. A faixa de tensão a ser utilizada será determinada por ensaio de tração a quente. Deve ser ressaltado que estudos completos de ensaio na fluência da superliga Inconel 718 são escassos na literatura.O presente projeto é inovador, permitindo o conhecimento mais detalhado da superliga Inconel 718. Pretende-se obter conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária, como função das tensões e temperaturas aplicadas. Serão avaliados a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida.A caracterização microestrutural, com o emprego das técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura serão ferramentas valiosas para a compreensão dos mecanismos de fluência. (AU)

Resumo

O titânio e algumas de suas ligas têm sido vastamente usados na fabricação de próteses e dispositivos especiais nas áreas médica e odontológica desde 1970 devido às suas propriedades como baixos valores de módulo de Young, resistência à corrosão e características de biocompatibilidade. Entretanto, os valores do módulo de Young dessas ligas ainda são cerca de 2-4 vezes superiores os do osso.A liga Ti-6Al-4V é a liga de titânio mais utilizada para aplicações biológicas. Sua formulação varia ligeiramente dependendo do padrão escolhido pelo fabricante. Quanto maior for o conteúdo de oxigênio, nitrogênio, ou vanádio, maior será sua resistência e o inverso, quanto menor for o conteúdo destes elementos maior será a tenacidade à fratura, a ductilidade e a resistência à corrosão. Entretanto, recentemente, foi descoberto que o vanádio causa efeitos citotóxicos e reações adversas em alguns tecidos, enquanto o alumínio tem sido associado com desordens neurológicas. Assim, muitas pesquisas têm procurado alternativas à liga Ti-6Al-4V, na tentativa de se obter ligas com resistência mecânica similar (ou mais elevada), menor módulo de elasticidade e maior biocompatibilidade. As ligas mais promissoras são as que apresentam Nb, Zr, Mo e Ta como elementos de liga, adicionados ao Ti. Recentemente, ligas contendo elementos estabilizadores da fase beta (Nb, Ta, Zr e Mo) têm sido consideradas, dentre as quais se destacam ligas de Ti-Mo (TM).A presença de elementos intersticiais (O, C, N e H) altera de maneira significativa as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga. As medidas de espectroscopia mecânica constituem uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com a matriz metálica.No Brasil, grande parte dos biomateriais utilizados é importada, levando ao encarecimento do produto final, bem como um ônus significativo para o balanço de pagamentos, demonstrando ser de grande importância o domínio e nacionalização da ciência e tecnologia no desenvolvimento e caracterização de novas ligas de titânio aplicadas como biomateriais .Neste sentido, muitos esforços vem sendo efetuados no sentido de caracterizar e compreender o comportamento mecânico e bioquímico de ligas TM, em função dos processos de obtenção e tratamentos termo-mecânico, que exercem grande influência nas propriedades das ligas de titânio com estrutura quase beta, sem alterar o módulo de elasticidade e espera-se com este projeto, poder contribuir para a compreensão da influência de elementos intersticiais em algumas propriedades físicas das ligas Ti-Mo. (AU)

Resumo

O titânio e suas ligas são utilizados principalmente na área aeroespacial, na indústria química e nas aplicações médicas, entre outras. É utilizado na indústria aeroespacial devido às suas excelentes propriedades, tais como baixa densidade, alta resistência mecânica, rigidez e boa tenacidade. Também é utilizado na indústria química, devido a sua excelente resistência à corrosão. A liga Ti-6Al-4V é a liga de titânio mais utilizada para aplicações biológicas. Sua formulação varia ligeiramente dependendo do padrão escolhido pelo fabricante. Quanto maior for o conteúdo de oxigênio, nitrogênio, ou vanádio, maior será sua resistência e o inverso, quanto menor for o conteúdo destes elementos maior será a tenacidade à fratura, a ductilidade e a resistência à corrosão. Entretanto, recentemente, foi descoberto que o vanádio causa efeitos citotóxicos e reações adversas em alguns tecidos, enquanto o alumínio tem sido associado com desordens neurológicas. Assim, pesquisas têm procurado alternativas à liga Ti-6Al-4V, na tentativa de se obter ligas com resistência mecânica similar (ou mais elevada), menor módulo de elasticidade e maior biocompatibilidade. As ligas mais promissoras são as que apresentam Nb, Zr, Mo e Ta como elementos de liga, adicionados ao Ti. Este projeto tem como objetivo estudar o efeito do oxigênio em solução sólida nas propriedades mecânicas do sistema Ti-Mo, para aplicações biomédicas, contendo diversas concentrações de molibdênio (Ti cp, Ti-5Mo, Ti-10Mo, Ti-15Mo e Ti-20Mo). Para isso, serão preparadas amostras que posteriormente serão dopadas com pelo menos três diferentes concentrações de oxigênio, e para cada condição serão realizados ensaios de microdureza, fadiga, tração e medidas de espectroscopia mecânica. A caracterização microestrutural das ligas será realizada por medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). O estudo será conduzido de forma a entender a relação entre a concentração de oxigênio intersticial e a concentração de molibdênio com as propriedades mecânicas do sistema Ti-Mo. (AU)

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