Risposta al trattamento termico di invecchiamento diretto di una lega di titanio beta per applicazioni biomedicali prodotta con manifattura additiva (PBF-LB)

Al giorno d’oggi l’utilizzo di leghe di titanio β metastabili alternative alla Ti6Al4V e l’impiego della tecnologia PBF-LB per la personalizzazione di protesi sono due argomenti sempre più di interesse in ambito biomedicale. In questo lavoro di tesi si è analizzata la risposta al trattamento termico di invecchiamento diretto della lega β metastabile Ti21S processata PBF-LB confrontando la condizione as-built e di invecchiamento diretto a 590°C, per 2 e 8 ore. Tale ricerca ha come obiettivo ultimo la realizzazione della parte talare di una protesi di caviglia. La scelta delle condizioni di invecchiamento è stata guidata da analisi termiche differenziali e simulazioni termodinamiche, che hanno permesso di individuare l’intervallo di temperature di precipitazione delle fasi ωiso e α. Tali analisi hanno mostrato che invecchiamenti a temperature maggiori di 520°C evitano la precipitazione della fase infragilente ωiso. Inoltre, le simulazioni termodinamiche hanno mostrato una riduzione di frazione volumetrica di fase α secondaria (αs) di circa 2 vol.% riducendo l’invecchiamento da 8 h a 2 h. I campioni sono stati sottoposti a caratterizzazione microstrutturale, meccanica (durezza e trazione) e a test elettrochimici in soluzione HCl 1M con 0,9% NaCl. I risultati hanno mostrato come la condizione di invecchiamento diretto a 590°C per 2 ore, caratterizzata da una fase αGB discontinua e fini lamelle di fase αs con configurazioni per lo più triangolari e a V, sia quella che ha presentato il miglior compromesso di proprietà meccaniche e di resistenza a corrosione. L’invecchiamento a 8 ore ha condotto a proprietà meccaniche comparabili, ma ad una velocità di corrosione superiore del 40%; allo stato as-built la lega ha mostrato la maggiore resistenza a corrosione, ma proprietà meccaniche molto inferiori.