Investigación de las propiedades de la aleación Ti35Nb7Zr5Ta obtenida por técnicas pulvimetalúrgicas para aplicaciones biomédicas.
[ES] Los biomateriales metálicos constituyen actualmente la base de la mayoría de los implantes quirúrgicos utilizados en la práctica clínica, destacando las aleaciones de titanio por su elevada resistencia a la corrosión en medios fisiológicos, sus adecuadas propiedades mecánicas y su excelente bio...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2026 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de València (UPV) |
| Repositorio: | RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:dnet:riunet______::1ead029ae4c0ec32beae65435b9e609b |
| Acceso en línea: | https://riunet.upv.es/handle/10251/234959 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biomateriales metálicos Aleaciones de titanio beta Ti-35Nb-7Zr-5Ta Módulo elástico Apantallamiento de tensiones Pulvimetalurgia Corrosión electroquímica Sinterización por plasma de chispa (SPS) Propiedades mecánicas Aplicaciones biomédicas Metallic biomaterials Beta titanium alloys Spark Plasma Sintering (SPS) Biomedical implants Powder metallurgy Electrochemical corrosion 03.- Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos y todas en todas las edades 09.- Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación 12.- Garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles |
| Sumario: | [ES] Los biomateriales metálicos constituyen actualmente la base de la mayoría de los implantes quirúrgicos utilizados en la práctica clínica, destacando las aleaciones de titanio por su elevada resistencia a la corrosión en medios fisiológicos, sus adecuadas propiedades mecánicas y su excelente biocompatibilidad. Su relevancia continuará incrementándose como consecuencia del envejecimiento progresivo de la población y del aumento de intervenciones quirúrgicas que requieren implantes más duraderos y con mejor integración biológica. Sin embargo, las aleaciones de titanio convencionales, como el titanio comercialmente puro y la aleación Ti6Al4V, presentan un módulo elástico significativamente superior al del tejido óseo, lo que favorece el apantallamiento de tensiones y puede provocar reabsorción ósea y pérdida de estabilidad del implante a largo plazo. Para mitigar este problema, la investigación reciente se ha orientado al desarrollo de aleaciones de titanio con módulos elásticos reducidos, más próximos a los valores del hueso cortical. En este contexto, las aleaciones de titanio beta han emergido como una alternativa altamente prometedora. Estas aleaciones se basan en la estabilización de la fase beta mediante la adición de elementos refractarios como Nb, Ta y Zr, caracterizados por su baja toxicidad y elevada biocompatibilidad. Gracias a esta estrategia de aleación es posible alcanzar módulos elásticos inferiores a 60 GPa, lo que contribuye a reducir el apantallamiento de tensiones y a favorecer la osteointegración. Dentro de este grupo, las aleaciones del sistema Ti-Nb-Zr-Ta presentan un equilibrio favorable entre propiedades mecánicas, estabilidad de fase y comportamiento biológico. No obstante, estas aleaciones se encuentran aún en fase de desarrollo, siendo necesario profundizar en el conocimiento de su procesabilidad y en la relación entre microestructura y propiedades finales. En particular, la aleación Ti-35Nb-7Zr-5Ta (% en peso) destaca por su elevado potencial para aplicaciones biomédicas, lo que motiva su estudio en la presente tesis doctoral. El trabajo aborda un estudio comparativo de la aleación Ti35Nb7Zr5Ta obtenida mediante distintas rutas pulvimetalúrgicas. Se analizan procesos de sinterización convencional sin presión, partiendo de mezclas elementales, polvos previamente aleados por molienda y polvos comerciales, así como técnicas avanzadas de sinterización, como la sinterización por plasma de chispa (SPS) y la sinterización por resistencia eléctrica (ERS), con el objetivo de obtener materiales con elevada densificación y microestructuras controladas. Previamente al procesado, los polvos y compactos en verde son caracterizados desde el punto de vista químico y morfológico. Tras la sinterización, los materiales obtenidos se someten a una caracterización estructural, microestructural, mecánica y química mediante técnicas de difracción y fluorescencia de rayos X, microscopía óptica y electrónica, ensayos mecánicos convencionales y determinación del módulo elástico, así como ensayos electroquímicos en medios fisiológicos simulados. Los resultados demuestran la viabilidad de las técnicas pulvimetalúrgicas para obtener aleaciones Ti-Nb-Zr-Ta con propiedades ajustables en función del proceso de sinterización. La sinterización convencional conduce a materiales con mayor porosidad y crecimiento de grano, favoreciendo módulos elásticos reducidos, mientras que el proceso SPS permite altas densidades y microestructuras finas, aunque con incremento de rigidez. La sinterización por ERS destaca por su rapidez, aunque presenta limitaciones en la homogeneidad química. En conjunto, los materiales pulvimetalúrgicos presentan resistencias superiores a las aleaciones de colada, si bien con una plasticidad reducida, identificada como el principal reto para su futura aplicación biomédica. |
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