Análisis del efecto de postprocesos de prensado isostático en caliente, tras la obtención de aleaciones Ti-Nb por pulvimetalurgia convencional, en sus propiedades mecánicas, químicas y biológicas

Abstract

[ES] La obtención de aleaciones de titanio para aplicaciones biomédicas mediante técnicas pulvimetalúrgicas, ofrece grandes posibilidades, pero también algunos inconvenientes a los que debe buscarse soluciones concretas. Uno de los mayores problemas encontrados viene derivado de la porosidad intrínseca que se obtiene en las piezas sinterizadas con técnicas convencionales de compactación y sinterización. Esta porosidad, aparte de mermar la resistencia mecánica afecta sobre todo a la deformación plástica del material que puede comprometer las propiedades finales de los productos pues esta disminución de deformación plástica afecta sin duda a su resistencia a fatiga. Por ello puede recurrirse a procesos de alta densificación que puedan disminuir drásticamente la porosidad y mejorar las propiedades mecánicas finales. Dentro de estos procesos de alta densificación podemos destacar el prensado isostático en caliente que permite mediante la aplicación de elevadas presiones a altas temperaturas obtener una densificación mayor del material. En colaboración con la empresa sueca Quintus, se ha proporcionado a tres aleaciones diferentes del grupo Ti-356Nb, dos condiciones diferentes de enfriamiento (100 y 500 °C/min) a una temperatura de 1250 °C durante dos horas a una presión de 150 MPa. Las piezas así obtenidas, se caracterizarán mecánicamente determinando el efecto del posprocesado en la resistencia máxima, su deformación plástica, módulo de elasticidad y dureza. Además de determinará su efecto en la resistencia frente a corrosión mediante ensayos electroquímicos potenciodinámicos y potenciostáticos, así como por espectroscopía de impedancias electroquímicas, para evaluar los mecanismos y velocidad de corrosión. Al mismo tiempo se determinará la liberación de iones en electrolitos de simulación de saliva artificial a temperatura de 37°C, con ello se observará en primera instancia las posibilidades de su aplicación biomédica.

[EN] Obtaining titanium alloys for biomedical applications using powder metallurgical techniques, offers great possibilities, but also some problems to which concrete solutions must be sought. One of the biggest problems encountered is derived from the intrinsic porosity that is obtained in sintered parts with conventional compaction and sintering techniques. This porosity, apart from reducing mechanical resistance, affects mainly the plastic deformation of the material that can compromise the final properties of the products, since this decrease in plastic deformation undoubtedly affects its fatigue resistance. Therefore, high densification processes can be used that can drastically reduce the porosity and improve the final mechanical properties. Within these high densification processes we can highlight the hot isostatic pressing that allows higher densification of the material through the application of high pressures at high temperatures. In collaboration with the Swedish company Quintus, three different alloys of the Ti-356Nb group have been provided with two different cooling conditions (100 and 500 °C/min) at a temperature of 1250 °C for two hours at a pressure of 150 MPa. The pieces thus obtained will be mechanically characterized by determining the effect of the postprocessing on the maximum strength, its plastic deformation, modulus of elasticity and hardness. In addition to determining its effect on resistance to corrosion by electrochemical potentiodynamic and potentiostatic tests, as well as by electrochemical impedance spectroscopy, to evaluate the mechanisms and speed of corrosion. At the same time the release of ions in simulation electrolytes of artificial saliva at a temperature of 37 ° C will be determined, with this the possibilities of its biomedical application will be observed in the first instance.