EFECTO DEL Ta EN LA ALEACIÓN Ti-6Al-4V TRATADA TÉRMICAMENTE / Effect of Ta Addition on a Heat-Trated Ti-6Al-4V Alloy

Resumen

El desarrollo de la aleación Ti-6Al-4V ha permitido diversificar sus aplicaciones, entre las cuales destaca su uso comobiomaterial en la fabricación de implantes médicos debido a que presentan excelentes propiedades mecánicas, altaresistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad. Mediante este estudio se siguen los cambios microestructurales y lasvariaciones de dureza Vickers (HV) en una aleación Ti-6Al-4V con diferentes contenidos de Ta (4,8; 7,2 y 15,8 %). Dichasaleaciones fueron obtenidas por refusión en un horno de arco eléctrico y, posteriormente, sometidas a un tratamientotérmico a 850 °C durante una hora y luego enfriadas al aire. La caracterización microestructural se realizó mediante lastécnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Espectroscopía de Rayos X por Dispersión de Energía (EDS)y Difracción de Rayos X (DRX). Las adiciones de Ta y el tratamiento térmico aplicado promovieron cambios en lamicroestructura bifásica α+β típica de estas aleaciones, controlando el crecimiento de la fase α acicular (en tamaño, grosory orientación) a expensas de la fase β, así como las cantidades respectivas de las fases presentes. Se observó que la durezade la aleación aumenta inicialmente con el contenido de Ta, luego disminuye debido tanto al menor tamaño y grosor de lafase α acicular (hcp) como al incremento simultáneo de la proporción de la fase β (bcc).

ABSTRACT

The development of the Ti-6Al-4V alloy has widened its range of potential applications, with biomaterial medical implantsstanding out due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility. The presentstudy follows the microstructural changes and variations in Vickers hardness (VH) in a Ti-6Al-4V alloy with varyingcontents of Ta (4.8, 7.2 and 15.8 %). The aforementioned alloys were obtained by refusion in an electric arc furnaceand were subject to a subsequent heat treatment at 850 °C for one hour, and then cooled by air. The microstructuralcharacterization was performed via Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS)and X-Ray Diffraction (XRD). Additions of Ta coupled with the application of the heat treatment fostered changes inthe α+β two-phase microstructure typical of these alloys, controlling both the growth of the acicular α phase (regardingsize, thickness and orientation) at the expense of the β phase and the respective amounts of the present phases. An initialincrease in alloy hardness as function of Ta content was observed, followed by a decrease in hardness as a result of boththe smaller size and thickness of the acicular α phase (hcp) and the simultaneous increase in the proportion of the of theβ phase (bcc).Keywords: Alloy Ti-6Al-4V, Tantalum, Phase α, Phase β, Thermal treatment, Biomaterial.