Synthèse et caractérisation structurale, mécanique et tribologique d’un matériau nano structuré à base de Ti (Ti-6Al-xNb) pour applications biomédicales

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L'objectif de cette recherche est d'étudier le comportement structural, mécanique et tribologique d’alliage ternaires Ti-6Al-xNb nanostructure qui a été conçue pour développer des matériaux biomédicaux potentiels. Ainsi, notre recherche a porté une attention particulière à l'impact de deux éléments : en particulier, la durée du broyage et le taux de Nb. Les produits sont fabriqués par synthèse mécanique dans des conditions idéales avec l’utilisation d’un broyeur planétaire 7. L'analyse utilisant la diffraction des rayons X (DRX) des alliages produits a démontré que le Ti-6Al-xNb est un alliage présentant deux phases, α et β. Les études indiquent que la taille des grains a considérablement diminué en fonction de l'augmentation du temps. Alors que le module d’Young, et la microdureté dès l’alliage de titane s'accroissent avec la prolongation de la durée de broyage allant de 2 à 18 heures, nous observons que le module de Young du Ti-6Al-7Nb passe de 110 GPa à 2 heures pour atteindre 190 GPa à 18 heures., et au début du broyage de 2h, la microdureté des alliages augmente (320 HV0.02) et atteint son pic à 18 h (625 HV0.02) de broyage. L'accroissement de la dureté peut être dû à l'affinement des grains à mesure que la durée de broyage s'allonge. Cette étude vise également à analyser l'impact de la concentration en niobium sur les propriétés mécaniques et tribologiques des alliages Ti-6Al-xNb pressés isostatiquement à chaud (HIPed), utilisés dans le domaine orthopédique. Sous trois forces normales (2, 8 et 16 N), l'ajout de Nb conduit à une réduction du coefficient de friction et du taux d'usure. Les échantillons testés avec une teneur en niobium de 7 % présentaient les valeurs les plus basses concernant de coefficient de frottement et de taux d'usure. Cette amélioration des propriétés tribologiques résulte du raffinement de la taille des grains, d’une porosité réduite et d’une densité plus élevée.

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