Caracterización mecánica de la aleación normalizada ASTM F1537 para usos biomédicos

Abstract

[ES] La aleación normalizada astm F1537 está constituida por Co Cr Mo con un margen de composiciones definido, además de contener otros elementos menores como Mn, Si, Ni, Fe y C. Estas aleaciones se destinan principalmente a usos biomédicos, como prótesis sustitutorias de elementos óseos. La fabricación de algunos tipos de pieza para implantes internos en el cuerpo humano (prótesis) exige procesos de conformación plástica profunda, bien por embutición bien por estampación de alto grado de deformación. Un ensayo típico para determinar la aptitud de la aleación a ese tipo proceso es el ensayo de embutición Erichsen, en el que una probeta de bajo espesor es sometida a un alto grado de deformación por empuje de un útil de geometría esférica. Una elevada resistencia mecánica puede conllevar baja plasticidad del material, lo que alarga el proceso de fabricación (embutición o estampación) añadiendo mas etapas de reblandecimiento y posterior conformación plástica hasta dimensiones finales de pieza. Todo ello con el consecuente aumento de costes. El objetivo de este TFG es determinar el comportamiento a deformación profunda por embutición de esta aleación, y su correlación con características mecánicas elásticas: módulo elástico a tracción, cizalladura, coeficiente de Poisson; resistentes: límite elástico, resistencia a tracción, tensión en rotura, ductilidad y tenacidad; dureza. Para ello se realizarán ensayos de propagación de ondas mecánicas (sonometría), tracción, dureza sobre muestras extraídas de discos de esta aleación homologada bajo norma astm F1537 20, obtenidos industrialmente a partir de colada y deformación plástica por laminación en caliente, proporcionados por la empresa ACNIS Int. Ltd. Se desarrollará además un estudio de la microestructura a través de ensayos de difracción de RX (DRX), preparación metalográfica (MO), y exploración por microscopía electrónica de barrido (MEB-SEM)

[EN] The standard alloy ASTM F1537 is made from Co Cr Mo with a defined composition range, in addition to containing other minor elements such as Mn, Si, Ni, Fe and C. These alloys are mainly intended for biomedical uses, as replacement prostheses for bone elements. The manufacture of some pieces for internal implants in the human body (prosthesis) requires deep plastic shaping processes, either by drawing or by stamping with a high degree of deformation. A typical test to determine the aptitude of the alloy to this type of process is the Erichsen drawing test, in which a low thickness specimen is subjected to a high degree of deformation due to the load with spherical geometry device. A high mechanical resistance can lead to low plasticity of the material, which extends the manufacturing process (drawing or stamping) adding more softening-plastic shaping stages up to reach piece final dimensions. All this with the consequent increase in costs. The objective of this FDP is to determine the deep deformation behaviour for drawing of this alloy, and its correlation with elastic mechanical characteristics: tensile and shear modulus, Poisson's ratio; mechanical properties: elastic limit, tensile strength, breaking stress, ductility and toughness; and hardness. For this purpose, mechanical wave propagation (sonometry), tensile, and hardness tests will be carried out on samples extracted from discs of this alloy approved under the ASTM F1537 20 standard, obtained industrially from casting and plastic deformation by hot rolling, provided by the company ACNIS Int. Ltd. A study of the microstructure will also be developed through RX diffraction assays (XRD), metallographic preparation (MO), and scanning electron microscopy (SEM-SEM).