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Type: TESE DIGITAL
Title: Solidificação unidirecional de ligas Mg-Zn para aplicações biomédicas : evolução microestrutural, macrossegregação, dureza e resistência a corrosão
Title Alternative: Unidirectional solidification of Mg-Zn alloys for biomedical applications : microstructural evolution, macrossegregation, hardness and corrosion resistance
Author: Verissimo, Nathália Carolina, 1987-
Advisor: Garcia, Amauri, 1949-
Abstract: Resumo: Magnésio e as suas ligas são conhecidos como os metais estruturais mais leves existentes, sendo objeto de novas pesquisas em aplicações nas áreas automotiva, aeroespacial e biomateriais. São considerados uma nova classe de biomateriais metálicos, por conter uma combinação única de propriedades, como biocompatibilidade (biodegradabilidade e bio-absorção) em ambientes fisiológicos, e uma excelente combinação de propriedades mecânicas o que os tornam materiais superiores quando comparados à materiais poliméricos e cerâmicos. O comportamento eletroquímico das ligas Mg-Zn é influenciado diretamente por características microestruturais, alterando seu comportamento frente à corrosão. Estudos experimentais enfatizando fatores relacionados à microestrutura (composição química da liga, taxa de resfriamento e velocidade de solidificação), bem como sua correlação com propriedades mecânicas e químicas são raros para as ligas Mg-Zn. Desse modo, um entendimento mais profundo da evolução microestrutural em função desses parâmetros pode ser alcançado com o uso da técnica de solidificação unidirecional, pois promove ampla faixa de valores experimentais de parâmetros térmicos em um único experimento, permitindo analisar características únicas como: tamanho de grão, sua macroestrutura e morfologia das fases que compõem a microestrutura e distribuição de fases intermetálicas. Esses parâmetros microestruturais são determinantes das propriedades mecânicas e químicas finais, e que consequentemente determinam as condições de processamento. No presente trabalho, uma ampla faixa de valores experimentais de taxas de resfriamento foi obtida através da solidificação unidirecional transitória de quatro diferentes composições de ligas hipoeutéticas do sistema Mg-Zn (2,5 a 25% em peso de Zn). As macroestruturas mostram a formação de finos grãos equiaxiais ao longo de todo o comprimento dos lingotes, e as microestruturas são caracterizadas por as dendritas da fase ?-Mg, o eutético e fases intermetálicas. O espaçamento dendrítico primário (?1) é correlacionado com os valores da taxa de resfriamento (?) e da velocidade de solidificação (VL) através de leis experimentais de crescimento e perfil de durezas Vickers (HV). A influência de aspectos intrínsecos da microestrutura também é examinada quanto aos reflexos sobre a resistência à corrosão

Abstract: Magnesium and its alloys are known as the lightest available structural metals, inducing new research in applications in the automotive, aerospace and biomaterial areas. Mg and its alloys are considered as a new class of metal biomaterials, by their unique combination of properties, such as biocompatibility (biodegradability and bio-absorption) in physiological environments, and an excellent combination of mechanical properties when compared with polymers and ceramics. The electrochemical behavior of Mg-Zn alloys is influenced by microstructural characteristics, altering their behavior against corrosion. Experimental studies emphasizing factors related to the microstructure (chemical composition, cooling rate and growth rate), as well as its correlation with mechanical and chemical properties, are rare for Mg-Zn alloys. Thus, a deeper understanding of the microstructural evolution as a function of these parameters can be attained with the use of the unidirectional solidification technique, as it promotes a wide range of experimental values of thermal parameters in a single experiment. This will permit important characteristics such as: grain size, macrostructure, morphology and scale of the phases forming the microstructure and distribution of intermetallic phases to be analyzed. These microstructural parameters are determinant for the final mechanical and chemical properties, which consequently determine the processing conditions. In the present work, a wide range of experimental values of cooling rates was obtained by transient unidirectional solidification, and four different compositions of hypoeutectic alloys of the Mg-Zn system (2.5 to 25wt.% Zn) were studied. The macrostructures are characterized by fine equiaxed grains along the entire length of the ingots, and the microstructures are characterized by an ?-Mg phase dendritic matrix, eutectic and intermetallic phases. The primary dendritic spacing (?1) is correlated with the values of cooling rate (?) and growth rate (VL) through experimental laws and Vickers hardness profile (HV). The influence of intrinsic aspects of the microstructure is also examined with respect to the corrosion resistance
Subject: Microestrutura
Ligas
Biomateriais
Solidificação
Corrosão
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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