Ti-6Al-7Nb (designación UNS R56700 ) es una aleación de titanio alfa-beta sintetizada por primera vez en 1977 que contiene 6% de aluminio y 7% de niobio . Presenta una alta resistencia y propiedades similares a las de la aleación Ti-6Al-4V que contiene vanadio citotóxico. Ti-6Al-7Nb se utiliza como material para prótesis de cadera. [1]
Ti ― 6Al ― 7Nb es una de las aleaciones de titanio que se construyó con una fase α hexagonal (estabilizada con aluminio ) y una fase β regular centrada en el cuerpo (estabilizada con niobio ). La aleación se caracteriza por propiedades mecánicas ventajosas añadidas, tiene mayor resistencia a la corrosión y biotolerancia en relación con las aleaciones Ti-6Al-4V . [2] [3] [4]
Propiedades físicas
Las propiedades físicas de la aleación dependen mayoritariamente de la morfología y el volumen de fracciones de la presencia de las fases de los parámetros obtenidos del proceso de fabricación. [5] [6]
Propiedad | Valor mínimo | Valor máximo | Unidad |
---|---|---|---|
Densidad | 4.51 | 4.53 | g / cm 3 |
Dureza | 2700 | 2900 | Mpa |
Punto de fusion | 1800 | 1860 | K |
Calor especifico | 540 | 560 | J / kg * K |
Límite elástico | 895 | 905 | MPa |
Contenido energético | 750 | 1250 | MJ / kg |
Calor latente de fusión | 360 | 370 | kJ / kg |
Como se muestra en la tabla anterior, la aleación es uno de los métodos efectivos para mejorar las propiedades mecánicas y dado que el niobio pertenece al mismo grupo de vanadio en la tabla periódica , por supuesto actúa como elementos estabilizadores α-β (similar al Ti-6Al -4V de aleación), sin embargo, la resistencia de la aleación de Nb es un poco menor que la de Ti-6Al-4V. La principal diferencia entre Ti-6Al-4V y Ti-6Al-7Nb está relacionada con diferentes factores como el fortalecimiento de la solución sólida, el refuerzo de refinamiento de la estructura proporcionado por la estructura refinada de dos fases y la diferencia en la microestructura entre las dos aleaciones. [8]
Producción
Ti-6Al-7Nb se produce mediante métodos de pulvimetalurgia. Los métodos más comunes son el prensado en caliente, el moldeado por inyección de metal y el mezclado y prensado. En la producción de Ti-6Al-7Nb se suele utilizar una temperatura de sinterización entre 900-1400 o C. La alteración de la temperatura de sinterización le da al Ti-6Al-7Nb diferentes propiedades tales como diferente porosidad y microestructura. También da una composición diferente entre las fases alfa, beta y alfa + beta. En los últimos años, las aleaciones de Ti-6Al-7Nb también podrían fabricarse mediante diferentes técnicas de impresora 3D, como SLM y EBM. [9] [10]
Tratamiento térmico
Se ha demostrado que el tratamiento térmico del titanio tiene una influencia significativa en la reducción de las tensiones residuales, mejorando las propiedades mecánicas (es decir, resistencia a la tracción o resistencia a la fatiga por tratamiento en solución y envejecimiento). Además, el tratamiento térmico proporciona una combinación ideal de ductilidad, maquinabilidad y estabilidad estructural debido a las diferencias en la microestructura y las velocidades de enfriamiento entre las fases α y β. [11]
La velocidad de enfriamiento tiene un impacto en la morfología. Cuando la velocidad de enfriamiento se reduce, por ejemplo, de enfriamiento con aire a enfriamiento lento, la morfología del α transformado aumenta en grosor y longitud y está contenida dentro de menos colonias α más grandes. [12] El tamaño de la colonia α es la propiedad microestructural más importante debido a sus influencias en las propiedades de fatiga y la mecánica de deformación de las aleaciones α + β procesadas β. [13]
Aplicaciones
- Reemplazo de dispositivos de implante como: tejido duro defectuoso, articulaciones de cadera artificiales, articulaciones de rodilla artificiales, placas óseas, tornillos para la fijación de fracturas, prótesis de válvulas cardíacas, marcapasos y corazones artificiales. [14]
- Aplicación dental [15]
- Materiales de aeronaves
Biocompatibilidad
Ti-6Al-7Nb tiene una alta biocompatibilidad. Los óxidos de Ti-6Al-7Nb están saturados en el cuerpo y no se transportan in vivo o son una carga biológica. La aleación no creará reacciones adversas de tolerancia al tejido y crea menos núcleos de células gigantes. Ti-6Al-7Nb también muestra una alta compatibilidad con el crecimiento interno en el cuerpo humano. [dieciséis]
Especificación
Las designaciones para Ti-6Al-7Nb en otras convenciones de nomenclatura incluyen: [17]
- UNS : R56700
- Estándar ASTM: F1295
- Estándar ISO: ISO 5832-11
Referencias
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Otras lecturas
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