Síntesis y caracterización microestructural de una aleación base Ti obtenida por molienda mecánica

Abstract

As we move forward today, medical advances increase rapidly, generating an increase in life expectancy. These proliferating complications occur in degenerative diseases, such as bone degeneration. One of the viable alternatives to solve these problems, is the use of biomaterials, whose main objective is the partial or total replacement of a living structure. Among the most used biomaterials is Ti and its alloys, which have excellent properties of resistance to corrosion and mechanical resistance. The pure Ti and Ti alloys exhibit two equilibrium phases: a hexagonal close-packed crystal structure (α-Ti) and a body-centered cubic (β-Ti) structure. However, under special conditions, it could exhibit a metastable face-centered cubic (γ-Ti) crystal structure. Where the β-Ti phase is the one with the required properties. However, as it is a metastable phase, it can only be used after its transformation temperature (Approx. 370℃). For this reason, special cold working processes are required to maintain this phase. Some of the stable elements of this phase include Ta and Sn, both biocompatible elements. Due to the previously mentioned, the use of sustainable production and low energy consumption, such as the mechanical alloying process, is important. In this work, four Ti-13Ta-XSn alloys (X = 6% and 12% by weight) were obtained, for a time interval of 15 and 100 hrs each by mechanical grinding. The obtained powders were characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and TGA and DTA thermal analyses.

Conforme vamos avanzando en la actualidad, los avances médicos incrementan rápidamente, generando un incremento en la expectativa de vida. Esto proliferando que se produzcan complicaciones en enfermedades degenerativas, tales como la degeneración ósea. Una de las alternativas viables para la solución de este problema, es el uso de biomateriales, los cuales tienen como principal objetivo la sustitución parcial o total de una estructura viva. Entre los biomateriales más usados se encuentra el Ti y sus aleaciones, las cuales tienen excelentes propiedades de resistencia a la corrosión y resistencia mecánica. El Ti puro y las aleaciones de Ti exhiben dos fases de equilibrio: una estructura cristalina compacta hexagonal (α-Ti) y una estructura cúbica centrada en el cuerpo (β-Ti). Sin embargo, en condiciones especiales, podría exhibir una estructura cristalina cúbica (γ-Ti) centrada en la cara metaestable. Donde la fase β-Ti es la que presenta las propiedades requeridas como biomaterial. Sin embargo, al ser una fase metaestable, únicamente puede ser utilizada por debajo de su temperatura de trasformación (Aprox. 370℃). Por este motivo se requiere de procesos especiales de trabajo en frio para poder mantener esta fase. Entre algunos elementos estables de esta fase, se encuentra el Ta y Sn, ambos elementos biocompatibles. Por lo antes mencionado, es importante el uso de producción sustentable y de bajo consumo energético como lo es el proceso de aleado mecánico. En este trabajo se obtuvieron dos aleaciones de Ti-13Ta-XSn (X = 6% y 12% en peso), obtenidos por un intervalo de tiempo de 15 y 100 hrs cada una mediante molienda mecánica. Los polvos obtenidos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (MET), difracción de rayos X (DRX) y ensayos mecánicos de nanoindentación.