Análise de propriedades Mecânicas

Um dos resultados que se pode retirar do ensaio de resistência ao corte são as micrografias da zona onde ocorreu a fratura da amostra, como se pode verificar entre as figuras 45 a 49.

Figura 45 – Micrografias, obtidas por MEV, da superfície de fratura da amostra com 100% Ti6Al4V.

Figura 46 - Micrografias, obtidas por MEV, da superfície de fratura da amostra com 5% HAP.

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Figura 48 - Micrografias, obtidas por MEV, da superfície de fratura da amostra com 15% HAP.

Figura 49 - Micrografias, obtidas por MEV, da superfície de fratura da amostra com 20% HAP.

Através destas micrografias foi possível verificar a presença bem visível da HAP, amostras sem qualquer tipo de preparação de superfície. Nas amostras em que a superfície foi tratada com o desbaste e polimento, a HAP é removida da superfície, pois nas micrografias da análise microestrutural (figura 38 até a figura 41), esta não se encontra de forma tão visível.

Para a análise da resistência mecânica foi também necessário utilizar uma amostra de referência, amostra com 100% Ti6Al4V.

Na figura 50 encontram-se ilustrados os resultados dos ensaios de resistência ao corte das amostras com diferentes percentagens de HAP.

Figura 50 - Resultados das diferentes amostras no ensaio de resistência ao corte.

Com base nos resultados obtidos verifica-se o que seria previsto, o valor da resistência ao corte das amostras diminui com o aumento da percentagem da HAP, devido as baixas propriedades mecânicas dos cerâmicos, mais precisamente da resistência mecânica.

As amostras com 100% Ti6Al4V são as que apresentam um valor superior de resistência ao corte. O valor teórico da resistência ao corte para a liga de Ti ronda os 960 - 970 MPa e o valor obtido para as amostras processadas foi de 826 MPa, notavelmente mais baixo, considerando-se que foi algum parâmetro de processamento que não esteja correto [7][45].

O valor teórico da resistência ao corte para a HAP densa é de 38 - 300 MPa, mas se a HAP for porosa este valor desce drasticamente para os 3 MPa. Então ao ser adicionada a HAP ao Ti6Al4V, o valor da resistência ao corte do compósito também desce e quanto maior a percentagem de HAP utilizada maior será a descida do valor da resistência ao corte. Como se verifica na figura 50, em que amostra com 5% HAP apresenta um valor de 344 MPa e a amostra com 20 %HAP apenas apresenta um valor de 33 MPa [46].

Comparando ainda os valores obtidos com o valor de resistência ao corte do osso humano, que tem um valor de 90 - 140 MPa, verifica-se que para se alcançar um valor semelhante, tem que se utilizar uma percentagem de HAP entre os 10% e os 15% [7].

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de HAP, há também um aumento consideravel na porosidade, deixando assim, as amostras com uma menor resistência mecânica. A amostra com 20% HAP é a amostra com uma maior quantidade de poros sendo está também a que apresenta um valor mais baixo de resistência ao corte.

4.3.2.2. _Microdurezas

Para as diferentes amostras obtiveram-se valores distintos de microdureza de Vickers como se pode verificar na figura 51.

Figura 51 – Resultados das diferentes amostras no teste de microdureza.

Como é possível verificar, a HAP não vai reduzir o valor da microdureza das amostras, pelo contrário, tem o efeito oposto aumenta o valor da microdureza.

Apesar de a HAP ter um valor baixo valor de resistência mecânica, teoricamente o valor de microdureza da HAP é superior ao valor da microdureza do Ti, 480 e 250, respetivamente [40].

Então quando se introduz partículas de HAP com partículas de Ti6Al4V num compósito, a HAP vai ser adicionada como um reforço, provocando assim, um aumento significativo na microdureza mesmo estando em pequenas percentagens, indo quase para o dobro do valor.

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5. Conclusão

Com os resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que:

 O limite máximo de HAP que se pode utilizar para o manuseamento e respetiva caracterização das amostras será de 25% HAP, sendo que as amostras de 30% HAP já se desintegravam, não mostrando assim propriedades de coesão necessárias para se obter uma peça sólida;

 Ao recorrer ao estudo de MEV averiguou-se que há uma distribuição heterogénea das partículas de HAP na mistura, pode-se considerar que a mistura não esta otimizada, sendo assim necessário um tempo de mistura mais elevado ou uma forma de mistura diferente da utilizada;

 Através da análise de EDS verifica-se que não há presença de compostos inesperados, ou seja, não há qualquer tipo de contaminação existente;

 Consegue-se verificar ainda que não há uma degradação acentuada da HAP durante o processamento das amostras;

 Com a análise de DRX confirma-se que há interação entre os elementos do Ti6Al4V e da HAP havendo assim a formação de novos compostos, como Ti3P e Ti2P;

 Ainda através de DRX a amostra com 10 %HAP é a que tem um maior número de picos representantes da HAP;

 Das amostras obtidas e comparativamente com a bibliografia, as amostras com 10% e 15% HAP são as que apresentam um valor de resistência ao corte semelhante ao valor de resistência do osso humano;

 Relativamente ao ensaio de microdureza de Vickers, as amostras com 10% e 15% HAP são as que apresentam um valor mais elevado de 732 e 749 HV, respetivamente.

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6. Proposta para trabalhos futuros

Uma vez que neste trabalho se focou nas diferentes percentagens de HAP utilizadas, agora seria necessário uma nova investigação com a mudança dos parâmetros de processamento, como exemplo, os que parecem ser mais relevantes são a atmosfera utilizada durante o processamento e ainda as taxas de aquecimento e arrefecimento devido aos diferentes coeficientes de expansão térmica dos materiais.

Relativamente a caracterização mecânica, seria necessário uma caracterização mais alargada como ensaios de desgaste, ainda ensaios de tribocorrosão e de toxicidade para assim se poder verificar se as amostras estavam conformes para a sua respetiva aplicação.

Produção do FGM com as respetivas percentagens adequadas para as propriedades desejadas e seguidamente efetuar uma simulação numérica.

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