Desarrollo de aleaciones de titanio-manganeso pulvimetalúrgicas para aplicaciones biomédicas

Abstract

[ES] Las aleaciones de titanio son la mejor elección de materiales metálicos para aplicaciones médicas debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Sin embargo, la toxicidad de los elementos de las aleaciones de titanio convencionales, como Ti6Al4V, han impulsado el desarrollo de nuevas aleaciones compuestas por elementos que no produzcan efectos tóxicos. Las aleaciones binarias de Ti-Mn (5%, 10% y 17,5% de contenido en manganeso, Mn) fueron fabricadas por pulvimetalúrgia (PM) como un material potencial para su uso en aplicaciones biomédicas. Se evaluaron las microestructuras y propiedades mecánicas de las aleaciones obtenidas a partir de dos procesados de polvo distintos: aleado mecánico y mezcla elemental. Para las aleaciones con un 5% y 10 % de masa Mn en las muestras de mezcla elemental, la resistencia a flexión (981-858 MPa) y la dureza (244- 210 HV) de las aleaciones fabricadas por PM son comparables al titanio comercialmente puro (Ti CP) y, además, presentan un módulo elástico de 95-88 GPa. Gracias a los ensayos de caracterización química, el comportamiento frente corrosión y liberación de iones han resultado ser muy prometedores para estas dos mismas aleaciones. Los estudios realizados han permitido concluir que la vía pulvimetalurgica de mezcla elemental, compactación y sinterización convencional permite la obtención de materiales con amplias posibilidades en el sector médico, siempre que se respete el límite toxicológico marcado ya por otros autores (%wt Mn < 13%).

[CA] Els aliatges de titani són la millor elecció de materials metàl·lics per a aplicacions mèdiques a causa de les seues excel·lents propietats mecàniques i biocompatibilitat. No obstant açò, la toxicitat dels elements dels aliatges de titani convencionals, com Ti6Al4V, han impulsat el desenvolupament de nous aliatges compostos per elements que no produïsquen efectes tòxics. Els aliatges binaris de Ti-Mn (5%, 10% i 17,5% de contingut en manganés, Mn) van ser fabricades per pulverimetal·lúrgia (PM) com un material potencial per al seu ús en aplicacions biomèdiques. Es van avaluar les microestructures i propietats mecàniques dels aliatges obtinguts a partir de dos processaments de pols diferents: aliat mecànic i mescla elemental. Per als aliatges amb un 5% i 10 % de massa en Mn en les mostres de mescla elemental, la resistència a flexió (981-858 MPa) i la duresa (244- 210 HV) dels aliatges fabricats per PM són comparables al titani comercialment pur (Ti CP) i, a més, presenten un mòdul elàstic de 95-88 GPa. Gràcies als assajos de caracterització química, el comportament front corrosió i alliberament d'ions han resultat ser molt prometedors per a aquestes dos mateixos aliatges. Els estudis realitzats han permès concloure que la via pulverimetal·lúrgica de mescla elemental, compactació i sinterització convencional permet l'obtenció de materials amb àmplies possibilitats en el sector mèdic, sempre que es respecte el límit toxicológic marcat ja per altres autors (%wt Mn < 13%).

[EN] Titanium alloys are the best choice of metallic materials for medical applications due to their excellent mechanical properties and biocompatibility. However, the toxicity of the elements of conventional titanium alloys, such as Ti6Al4V, has prompted the development of new alloys composed of elements that do not produce toxic effects. Binary Ti-Mn alloys (5%, 10% and 17.5% manganese content, Mn) were manufactured by powder metallurgy (PM) as a potential material for use in biomedical applications. The microstructures and mechanical properties of the alloys obtained from two different powder processes were evaluated: mechanical alloy and elemental mixture. For alloys with 5% and 10% mass Mn in the elemental mixture samples, the bending strength (981-858 MPa) and hardness (244-210 HV) of the PM alloys manufactured are comparable to commercially pure titanium (Ti CP) and have an elastic modulus of 95-88 GPa. Thanks to the chemical characterization tests, the corrosion corrosion and ion release behaviour has been very promising for these two alloys. The studies carried out have led to the conclusion that the powder metallurgical route of elemental mixture, compaction and conventional sintering allows the obtaining of materials with wide possibilities in the medical sector, provided that the toxicological limit already established by other authors is respected (%wt Mn < 13%)