Obtaining and characterization of Ti13Nb13Zr alloy powders by Hydrogenation-Dehydrogenation process for application as a biomaterial through 3D printing

O processo de manufatura aditiva tem apresentado um interesse crescente tanto na comunidade acadêmica como na indústria. Na indústria, a liga de Ti6Al4V tem sido largamente utilizada principalmente nas áreas aeronáutica e médica. Várias outras ligas de Ti têm sido estudadas na área médica e a liga Ti13Nb13Zr, escolhida para este trabalho, já é utilizada por processos convencionais de fusão e forjamento. Ainda são poucos os trabalhos em manufatura aditiva utilizando esta liga sendo que somente no ano de 2018 começaram a surgir os primeiros. Entretanto, todos estes trabalhos tiveram como material de partida utilizado pós esféricos produzidos por processos de atomização e não pós irregulares como os utilizados aqui. Este trabalho foi dividido em três partes. A primeira foi a formação da liga em um forno de feixe de elétrons, seguido pela transformação desta liga em pó através do processo de Hidretação-Dehidretação (HDH) e, por último, o desenvolvimento dos parâmetros do processo de fusão seletiva a laser para a produção de peças com alta densificação. O processo HDH tem como característica a produção de pó de formato irregular o que torna desafiadora a possibilidade da utilização deste pó em fusão seletiva a laser. No trabalho foi possível desenvolver o processo para a produção de pó da liga Ti13Nb13Zr na faixa granulométrica de 10 a 45m, própria para utilização em fusão seletiva a laser. Foram desenvolvidos os parâmetros de utilização do pó HDH em fusão seletiva a laser. Este pó foi comparado com um pó produzido pelo processo de atomização a plasma. Os resultados de densificação no processo de fusão seletiva a laser com a utilização de pó HDH foram superiores a 99,5%, comparáveis aos valores atingidos com a utilização de pó atomizado a plasma, demonstrando a possibilidade de se utilizar um pó de custo de produção inferior na produção de biomateriais.The additive manufacturing process has shown a growing interest for both sectors, in the academic and industry communities. In industry, the Ti6Al4V alloy has been widely used mainly in the aeronautical and medical areas. Several other Ti alloys have been studied in the medical area, and the Ti13Nb13Zr alloy chosen for this work is already produced by conventional casting and forging processes. There are still few papers on additive manufacturing used for this alloy and it first appeared only in 2018. However, all these papers used spherical powders produced by atomization processes and not irregular powders like those used in this thesis. This work is divided into three parts. The first one is the formation of the alloy in an electron beam furnace, followed by the transformation of this alloy into powder through the Hydrogenation-Dehydrogenation (HDH) process, and finally the development of the parameters for the selective laser melting process to produce samples with high densification using this powder. The HDH process results in irregularly shaped powder, which makes the use of selective laser melting for densification a major challenge. In this work, it was developed the process to produce Ti13Nb13Zr alloy powder in the particle size range of 10 to 45 m, suitable to be used in selective laser melting. The parameters for using this HDH powder in selective laser fusion were developed. This powder was compared with a powder produced by the plasma atomization process. The results of densification in the selective laser fusion process using HDH powder were greater than 99.5%, comparable to the values achieved with the use of plasma atomized powder, demonstrating the possibility of using a powder with production cost lower in the production of biomaterials