Análisis y estudio del efecto de adiciones de niobio y tántalo en las aleaciones de titanio

Abstract

[ES] Las aleaciones de titanio con elementos beta estabilizadores generan un gran interés en campos como la ingeniería de materiales gracias a sus propiedades excepcionales, tanto en el ámbito mecánico como corrosivo. En esta investigación se han empleado aleantes como el niobio y el tántalo en diferentes composiciones, con el objetivo de caracterizar las aleaciones y esclarecer el impacto que tiene una mayor o menor presencia de estos elementos. Las composiciones en peso que definen las tres aleaciones son Ti30Nb10Ta, Ti30Nb15Ta y Ti35Nb15Ta, y han sido obtenidas mediante colada por arco eléctrico. Para llevar a cabo el estudio, las muestras fueron preparadas metalográficamente mediante técnicas que incluyen el desbaste, la embutición y el pulido. La caracterización microestructural se realizó mediante el uso de microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. La caracterización mecánica, por otro lado, se realizó mediante ensayos de microdureza. Junto a esto, se analizó la resistencia frente a la corrosión de las tres aleaciones en un medio que simula la saliva. Los resultados sugieren que la adición de niobio y de tántalo puede influir de manera positiva en sus propiedades, de cara a la implementación de estos materiales en la industria biomédica, aproximando sus propiedades mecánicas a las del hueso humano y mejorando su comportamiento corrosivo. La microestructura desempeña un papel crucial, ya que la formación de fases concretas, como es en este caso la beta, contribuye a la estabilidad estructural, repercutiendo de manera directa en sus propiedades. Los datos obtenidos ponen de manifiesto la importancia de optimizar la composición y el procesamiento de las aleaciones de titanio en sectores como el químico o el biomédico. Además, se observó una baja variabilidad en las propiedades de las tres aleaciones, lo que indica que las diferencias en la composición no afectan significativamente su desempeño, destacando su potencial para aplicaciones biomédicas. Además, se observó una baja variabilidad en las propiedades de las tres aleaciones, indicando que las diferencias en la composición no afectan significativamente su desempeño, lo que refuerza su potencial para aplicaciones biomédicas.

[EN] Titanium alloys with beta-stabilizing elements generate great interest in fields such as materials engineering due to their exceptional properties, both in the mechanical and corrosive realms. In this research, alloying elements such as niobium and tantalum were employed in different compositions with the aim of characterizing the alloys and clarifying the impact that a greater or lesser presence of these elements has. The weight compositions that define the three alloys are Ti30Nb10Ta, Ti30Nb15Ta, and Ti35Nb15Ta, and they were obtained by electric arc melting. To carry out the study, the samples were metallographically prepared using techniques that include grinding, embedding, and polishing. Microstructural characterization was carried out using scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Mechanical characterization, on the other hand, was conducted through microhardness tests. Additionally, the corrosion resistance of the three alloys was analyzed in a medium that simulates saliva. The results suggest that the addition of niobium and tantalum can positively influence their properties, for the implementation of these materials in the biomedical industry, approximating their mechanical properties to those of human bone and improving their corrosive behavior. The microstructure plays a crucial role, as the formation of specific phases, such as beta in this case, contributes to structural stability, directly affecting their properties. The obtained data highlight the importance of optimizing the composition and processing of titanium alloys in sectors such as chemical and biomedical industries. Additionally, a low variability in the properties of the three alloys was observed, indicating that differences in composition do not significantly affect their performance, underscoring their potential for biomedical applications.