Obtenção e caracterização de ligas Ti-Al-Nb para uso em implantes ortopedicos

A escolha de materiais metálicos para utilização em implantes totais de quadril é feita com base na resistência mecânica, resistência à fadiga e à corrosão destes materiais, além da biocompatibilidade. As ligas de titânio têm se destacado sobre os aços inoxidáveis e as ligas CoCr, por possuir excelente relação resistência/peso, elevada resistência à corrosão e maior biocompatibilidade. A liga Ti-6AI-4V (% em peso), desenvolvida inicialmente para a indústria aeroespacial, apresenta-se como a liga de titânio mais empregada em implantes cirúrgicos, apesar de estudos realizados terem indicado o elemento vanádio como tóxico ao organismo humano. Por este motivo, novas ligas foram desenvolvidas com a finalidade de substituir o vanádio na função de estabilizador da fase r3. Dentre estas ligas, as do sistema Ti-AI-Nb, desenvolvidas na Europa por volta de 1985, apresentam-se como excelente alternativa, considerando-se a alta estabilidade química e biocompatibilidade do nióbio. Este trabalho teve por objetivo investigar a influência da variação dos teores de alumínio e nióbio na microestrutura e propriedades mecânicas de ligas do sistema Ti-Al-Nb, com composições próximas à liga Ti-6AI-7Nb. Os estudos elaborados abrangeram as técnicas de preparação das ligas através de fomo a arco, determinação das temperaturas de transformação de fase, análise da presença de elementos intersticiais e formação de compostos intermetálicos, determinação de porcentagem relativa de fases, ensaios de tração e de resistência à fadiga. Os resultados obtidos permitiram tecer considerações a respeito de teores de alumínio e nióbio que apresentam um conjunto de propriedades mecânicas mais adequadas para a utilização em próteses ortopédicasMetallic materiaIs for total hip prosthesis manufacturing are chosen based on their mechanical strength, fatigue and cOITosion resistance as well as biocompatibility. Titanium alloys present superior strength-to-weight ratio, higher corrosion resistance and higher biocompatibility when compared to stainless steel and Co-Cr alloys. The Ti-6AI-4V aIloy (weight %), firstly developed for aerospace industry, is the most used titanium alloy for medical applications, in spite of vanadium being considered as a toxic element to the human body. By this reason, new alloys were developed in order to replace vanadium as j3-phase stabilizer. Among these new aIloys, exceIlent alternatives were found in the Ti-AI-Nb system, developed in Europe at middle 80's, due to the high chemical stability and biocompatibility of niobium. The purpose of this work was to investigate the influence of the aluminium and niobium contents on the microstructure and meehanieal properties of some alloys in the Ti-AI-Nb system, with eompositions near Ti-6AI-7Nb. These studies eovered the alloy preparation in are furnaee, the determination of phase transformation temperatures by thermal analysis, the verifieation to the presenee of interstitial elements and the formation of intermetaIlics, the determination of relative phase ratio, tension test and fatigue test. The results allowed one to make eonsiderations about aluminium and niobium eontents that showed appropriate meehanical properties to fit orthopaedic prosthesis requirement