Processing and characterization of bioabsorbable magnesium alloys

Nesta tese, realizou-se o processamento e a caracterização de ligas à base de magnésio biodegradáveis para a obtenção de chapas com 2,5 milímetros de espessura. Iniciou-se este estudo com a fabricação de uma glovebox com um forno acoplado para a fusão de lingotes com ~150 g. As ligas produzidas foram Mg-3,3Gd-0,2Zn-0,4Zr (%massa)(GK30) e Mg- 3,4Dy-0,2Zn-0,4Zr (%massa)(DK30). Para as duas ligas a microestrutura bruta de fusão era constituída de matriz da fase α(Mg) com segregação rica em Gd/Dy. O tratamento térmico de homogeneização a 525 °C por 12 horas foi o escolhido para se dissipar a estrutura bruta de fusão. A partir dos lingotes homogeneizados realizou-se o processamento por meio de laminação a quente a 450 °C para a obtenção de chapas com 2,5 milímetros de espessura. A microestrutura laminada era constituída de grão equiaxiais recristalizados com tamanho de médio de 76 ± 15 m para a liga com Gd e 20 ± 2 m com Dy. Tratamentos térmicos de envelhecimento em 180 °C não foram eficazes para promover o endurecimento por precipitação das ligas, o tempo de 100 horas para liga com Gd quanto para a com Dy foi o que obteve maior valor de dureza com 63 ± 3 HV e de 64 ± 2 HV, respectivamente. A liga DK30 laminada e envelhecida por 100 h apresentou os melhores resultados de propriedades mecânicas com limite de escoamento de 225 ± 3 MPa, limite de resistência de 234 ± 4 MPa e deformação específica de 8 ± 2 % em relação a direção de laminação. Ambas as ligas se apresentam não tóxicas após ensaios in vitro evidenciando o potencial de aplicação dessas ligas para implantes biodegradáveis.In this work, the processing and characterization of biodegradable magnesium alloys was carried out to produce plates with thickness of 2.5 mm. A glovebox with an attached furnace was manufactured to melt ingots with ~ 150 g. The alloys produced were Mg-3.3Gd-0.2Zn- 0.4Zr (wt.%) (GK30) and Mg-3.4Dy-0.2Zn-0.4Zr (wt.%) (DK30). For both alloys, the ascast microstructure showed a matrix of (Mg) phase with segregation rich in Gd / Dy. Homogenization heat treatments at 525 ° C for 12 h was chosen to dissipate the as-cast microstructure. From the homogenized ingots, hot rolling process was carried at 450 ° C to obtain plates with thickness of 2.5 mm. The rolled microstructure exhibited recrystallized equiaxial grains with an average size of 76 ± 15 m for the alloy with Gd and 20 ± 2 m with Dy. Aging at 180 °C were not effective to promote precipitation hardening of the alloys, moreover, 100 hours for alloy with Gd and for that with Dy was the one that obtained the highest hardness value with 63 ± 3 HV and 64 ± 2 HV, respectively. The DK30 alloy rolled and aged for 100 h showed the best results of mechanical properties with yield strength of 225 ± 3 MPa, ultimate tensile strength of 234 ± 4 MPa and elongation of 8 ± 2% in relation to the rolling direction. Both alloys are non-toxic after in vitro tests, exhibiting the potential application of these alloys for biodegradable implants