Influência dos tratamentos térmicos na microestrutura e nos micromecanismos de fratura da liga ti-6al-4v produzida por sinterização direta de metal por laser (DMLS)

Abstract

The Ti-6A-4V alloy is a biomaterial that has proved very suitable for the manufacture of prostheses to repair craniofacial injuries. Among other requirements, it is important that the prosthesis resist mechanical stress to ensure a satisfactory clinical response in order to provide comfort and safety to patients. The specific purpose of this research is to determine the influence of thermal cycles - as prototyped, 650 °C (1h); 650 °C (3h), 800 °C (2h) and 850 °C (4h) - on the microstructure and fracture micromechanisms resulting from uniaxial tension in traction. Therefore it was manufactured by DMLS technique bodies - of - proof traction which were subsequently subjected to different thermal cycles. Then, the bodies -specimens were subjected to tensile test. Microstructural characterization was carried out using optical and scanning electron microscopy (SEM). The resulting fracture surfaces of the five conditions for thermal cycling were analyzed by SEM. The final sample microstructure produced as a result of the additive manufacturing process DMLS revealed a hexagonal martensitic microstructure α '. For A6501H sample, the resulting martensitic microstructure DMLS process is not decomposed. In A6503H martensitic microstructure sample begins to decompose, as are observed precipitates of β phase. Already in the samples A8004H and A8502H observe a structure (α + β) with α and β phase crystal phase precipitated in the contours. According to fractographic analysis of all studied showed ductile fracture conditions characterized by the formation and coalescence wells with varying shape and sizes

A liga Ti-6A-4V é um biomaterial que tem se mostrado muito adequado na fabricação de implantes para reparar lesões craniofaciais. Entre outros requisitos, é importante que o implante resista a solicitação mecânica para garantir uma resposta clínica satisfatória de modo a proporcionar conforto e segurança ao paciente. O propósito específico do presente trabalho de pesquisa é determinar a influência de diferentes ciclos térmicos na microestrutura da amostra da Ti-6Al-4V produzida pelo processo de sinterização direta de metal por laser (DMLS) e no micromecanismo de fratura resultante de tensionamento uniaxial em tração. Para isso foram fabricados corpos-de-prova de tração, utilizando a técnica DMLS, e os mesmos foram submetidos a diferentes ciclos térmicos de 650 °C/1h, 650 °C/3h, 800 °C/4h e 850 °C/2h. Posteriormente, os corpos-de-prova foram submetidos a ensaios de tração. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). As superfícies de fratura resultantes para as diferentes condições de ciclos térmicos foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura. A microestrutura final da amostra como produzida resultante do processo de manufatura aditiva por DMLS revelou uma microestrutura martensita hexagonal α'. Para a amostra A6501H, a microestrutura martensítica resultante do processo DMLS não se decompôs. Na amostra A6503H a microestrutura martensítica começa a se decompor, pois são observados precipitados da fase β. Já nas amostras A8004H e A8502H observa-se uma estrutura (α +β), com cristais de fase α e fase β precipitada nos contornos. De acordo com a análise fractográfica todas as condições estudadas apresentaram fratura dúctil caracterizada pela formação e coalescência de microcavidades com forma e tamanhos variados