Influência do ECAP (Equal Channel Angular Pressing) na estrutura e propriedades da liga Ti25Ta25Nb3Sn

Abstract

O titânio e suas ligas são materiais amplamente utilizados em aplicações biomédicas devido às suas excelentes propriedades mecânicas; no entanto, tais propriedades são diretamente influenciadas pela microestrutura, que é afetada pelo processo de fabricação. Este trabalho investigou o efeito da deformação plástica severa por Equal Channel Angular Pressing (ECAP) na microestrutura e propriedades mecânicas da liga experimental Ti25Ta25Nb3Sn. Os lingotes da liga foram produzidos em forno de fusão a arco, seguidos por um tratamento térmico de homogeneização para promover a uniformização da composição e forjamento a frio. Em seguida, os lingotes passaram por um tratamento térmico de solubilização para dissolver as fases secundárias e melhorar a recristalização antes do processamento por ECAP, no qual foram submetidos a diferentes números de passes em uma matriz com canal de 120º. A análise microestrutural revelou uma mistura de grãos refinados e grosseiros após 2 passes, enquanto após 4 passes observou-se uma homogeneidade maior e refino dos grãos. A difração de Raios X indicou a formação de diferentes fases estruturais em função do número de passes. Além disso, a análise de microdureza mostrou um aumento significativo na dureza da liga após o processamento por ECAP, e os ensaios de corrosão demonstraram o aumento da resistência dos componentes avaliados. Desta forma, os resultados do estudo fornecem informações importantes para o desenvolvimento de ligas de titânio com propriedades mecânicas otimizadas para aplicações biomédicas.

Titanium and its alloys are widely used in biomedical applications due to their excellent mechanical properties; however, such properties are directly influenced by the microstructure, which is affected by the manufacturing process. This study investigated the effect of severe plastic deformation through Equal Channel Angular Pressing (ECAP) on the microstructure and mechanical properties of the experimental Ti25Ta25Nb3Sn alloy. The alloy ingots were produced in an arc melting furnace, followed by a heat treatment for homogenization to promote uniform composition and cold forging. The ingots were then subjected to a solution treatment to dissolve secondary phases and enhance recrystallization before ECAP processing, during which they were subjected to different numbers of passes through a 120-degree channel die. Microstructural analysis revealed a mixture of refined and coarse grains after 2 passes, while after 4 passes, greater homogeneity and grain refinement were observed. X-ray diffraction indicated the formation of different structural phases depending on the number of passes. Additionally, microhardness analysis showed a significant increase in the hardness of the alloy after ECAP processing, and corrosion tests demonstrated an increase in the resistance of the evaluated components. Thus, the results of this study provide important information for the development of titanium alloys with optimized mechanical properties for biomedical applications.