Estudio de la sinterización de la aleación Ti-6Al-4V reforzada con partículas cerámicas de AlN

Abstract

The development of materials suitable for use as implants requires further research on biomaterials such as titanium and its alloys. Regarding their physical properties, they must guarantee mechanical strength capable of supporting loads in use, as well as rigidity, which should be similar to that of human bone. Currently, Ti-6Al-4V alloy is widely used due to its cost, lightness and ease of manufacture. However, it is believed that a combination of two or more elements could create a material that increases the performance and durability of this type of implants. The objective of this work is the evaluation of the sintering process for the formation of a composite material based on Ti-6Al-4V alloy reinforced with AlN particles. In the first step of this project will study the pressing process for powders whose purpose is to obtain compacts in green mixtures of powders of Ti-6Al-4V with different content of particles of AlN (0, 3, 5 and 10%), Subsequently the sintering process will be investigated which will be carried out in a Linseis L75 vertical dilatometer at 1260 ° C and different heating speeds that will vary between 10 and 25 ° C per minute and a CARBOLITE electric oven with heating speeds with the Same temperature range per minute, all under an inert atmosphere of high purity argon to avoid oxidation of the powders. From the results obtained by the dilatometry the sintering kinetics was evaluated at different values of relative density.

El desarrollo de materiales aptos para su uso como implantes requiere una mayor investigación sobre biomateriales tales como el titanio y sus aleaciones. Respecto a sus propiedades físicas, estas deben garantizar resistencia mecánica capaz de soportar cargas en uso, así como la rigidez, la cual deberá ser parecida a la del hueso humano. Actualmente, la aleación Ti-6Al-4V es ampliamente utilizada dado su costo, ligereza y facilidad de fabricación. Sin embargo, se cree que una combinación de dos o más elementos podría crear un material que aumente el desempeño y durabilidad de este tipo de implantes. El objetivo del presente trabajo es la evaluación del proceso de sinterizado para la formación de un material compuesto con base en la aleación Ti-6Al-4V reforzada con partículas de AlN. En el primer paso de este proyecto se estudiará el proceso de prensado para polvos cuya finalidad es obtener compactos en verde de mezclas de polvos de Ti-6Al-4V con distinto contenido de partículas de AlN (0, 3, 5 y 10%), posteriormente se investigará el proceso de sinterizado el cual se llevará a cabo en un dilatómetro vertical marca Linseis L75 a 1260 °C y diferentes velocidades de calentamiento que variarán entre 10 y 25 °C por minuto y un horno eléctrico CARBOLITE con velocidades de calentamiento con el mismo intervalo de temperatura por minuto, todo esto bajo una atmósfera inerte de argón de alta pureza para evitar la oxidación de los polvos. A partir de los resultados obtenidos por la dilatometría se evaluó la cinética de sinterizado a diferentes valores de densidad relativa.