RESUMO Ligas de titânio são amplamente utilizadas na área biomédica devido à sua excelente resistência à corrosão em fluídos corpóreos, elevada razão resistência mecânica/densidade, baixo módulo de elasticidade e comprovada biocompatibilidade. As ligas mais promissoras para serem utilizadas na área biomédica possuem elementos em solução sólida que diminuem a temperatura de transformação de fase do titânio. Tais elementos são denominados beta-estabilizadores e obtêm-se como resultado a diminuição do módulo de elasticidade e uma excelente resistência à corrosão. Os elementos tântalo e zircônio, quando acrescentados ao titânio, melhoram a resistência à corrosão e diminuem o módulo de elasticidade, pois o tântalo é considerado um elemento β-estabilizador e o zircônio atua como elemento estabilizador desta fase, na presença de outro elemento β-estabilizador. Neste trabalho, a liga Ti-25Ta-5Zr foi preparada por fusão à arco, visando aplicações biomédicas. As caracterizações química, estrutural, microestrutural e mecânica foram realizadas por intermédio de medidas da composição química, análise de gases, espectrometria por dispersão de energia (EDS), difração de raios X, microscopias óptica e eletrônica de varredura, microdureza Vickers e módulo de elasticidade. Os resultados obtidos mostraram uma boa estequiometria e homogeneidade da liga. As análises estrutural e microestrutural corroboraram entre si e indicaram que a liga possui a coexistência de duas fases, α” (com estrutura cristalina ortorrômbica) e β (com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado). A microdureza elevou-se com a adição de tais elementos e o módulo de elasticidade possui valores abaixo das ligas utilizadas comercialmente, satisfatório para aplicação como implante ortopédico.
ABSTRACT Titanium alloys are widely used in the biomedical field due to its excellent corrosion resistance in bodily fluids, high mechanical strength/density ratio, low elastic modulus and good biocompatibility. The most promising alloys to be used in the biomedical field have solid solution elements that decrease the phase transformation temperature of titanium. Such elements are called beta-stabilizers and are obtained as a result of their introduction in the alloy, the decrease of the elastic modulus and an excellent corrosion resistance. Tantalum and zirconium elements, when added to the titanium, improve the corrosion resistance and diminish the elastic modulus, because tantalum is considered a β-stabilizer element and the zirconium acts as a stabilizing element of this phase, in presence of another β-stabilizer element. In this paper, Ti-25Ta-5Zr alloy was prepared by arc-melting, aiming biomedical applications. The chemical, structural, microstructural and mechanical characterizations were performed by means of chemical composition measurements, gas analysis, energy dispersive spectrometry (EDS), X-ray diffraction, optical and scanning electron microscopies, Vickers microhardness and elastic modulus. The obtained results showed a good stoichiometry and homogeneity of the samples. Structural and microstructural analyses corroborated each other and indicated that the alloy has the coexistence of two phases, α" (with orthorhombic crystalline structure) and β (with body-centered cubic structure). The microhardness increased with the addition of such elements and the elastic modulus has values below the commercially used alloys, satisfactory for application as orthopedic implant.