Metastable β-Ti alloys have become one of the most attractive implant materials due to their high biocorrosion resistance, biocompatibility, and mechanical properties, including lower Young’s modulus values. Mechanical properties of these alloys are strongly dependent on the final microstructure, which is controlled by thermomechanical treatment processing, in particular the Young’s modulus and hardness. The aim of this work was to analyze the influence of phase precipitations in heat-treated Ti-12Mo-xNb (x = 0, 3, 8, 13, 17, and 20) alloys. The alloys were prepared via arc melting and treated at 950 °C/1 h, and then quenched in water. The microstructures were analyzed by optical microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction. Mechanical properties were based on Vickers microhardness tests and Young’s modulus measurements. Microstructural characterization showed that α″ and ω stability is a function of Nb content for the Ti–12Mo base alloy. Nb addition resulted in the suppression of the α″ phase and decrease in the ω phase volume fraction. Although the ω phase decreased with higher Nb contents, ω particles with ellipsoidal morphology were still observed in the Ti–12Mo–20Nb alloy. The α″ phase suppression by Nb addition caused a marked increase in the Young’s modulus, which decreased back to lower values with higher Nb concentrations. On other hand, the decrease in the ω phase continuously reduced alloy hardness. The study of the effect of chemical composition in controlling the volume fraction of these phases is an important step for the development of β-Ti alloys with functional properties.

The development of β-metastable titanium alloys that combine low Young’s modulus, good mechanical properties, corrosion resistance and biocompatibility has attracted industry interest. This type of alloy is an alternative to commercial alloys such as Ti-6Al-4V, avoiding the cytotoxic effect that occurs with Al and V in the human body in the manufactured orthopedic prostheses. In this scenario, the present work aims to characterize the effect of Nb concentration in the properties of Ti alloys based on the Ti-12Mo-xNb stoichiometry (x = 0, 3, 8, 13, 17 and 20). All alloys were produced by arc melting with non-consumable tungsten electrode in an argon atmosphere and the ingots were characterized by x-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), Vickers microhardness and Young’s modulus was measured by impulse excitation and density was measured using the Archimedes’ principle. The Ti-12Mo alloy and the Ti-12Mo-20Nb alloy showed the lowest Young’s modulus. The best hardness/modulus was found for the Ti-12Mo-3Nb alloy. All the alloys studied in this work showed hardness/modulus ratio above the traditional Ti-6Al- 4V alloy (2.85), presented great potential for the biomedical application.

The development of β-metastable Ti alloys aims to replace materials like Ti-6Al-4V, which contain cytotoxic elements, with alloys that offer better biocompatibility. The Ti-xMo-yNb system has been studied for its promising characteristics, such as low Young's modulus, good ductility, excellent corrosion resistance in bodily fluids, and bone biocompatibility. This study evaluated the electrochemical behavior of the Ti-12Mo-25Nb alloy compared to the Ti-xMo-30Nb alloys (x = 10 or 12 wt.%) in Ringer’s solution. The alloys were produced by arc melting with a non-consumable tungsten electrode in an argon atmosphere, followed by homogenization at 950°C for 1 hour and water quenching. The microstructure was analyzed using X-ray diffraction and optical microscopy, while mechanical properties were evaluated by Vickers microhardness and Young’s modulus via the impulse excitation technique. Electrochemical characterization was performed by polarization between -2.0 and +2.0 V (vs SCE) at 10 mV•s^-1. The results showed that all alloys had a single β-phase microstructure, with a hardness/modulus ratio between 2.6 and 2.8, indicating a good balance between strength and elasticity. Corrosion resistance in Ringer's solution showed that increased Mo content raised corrosion potential, promoting passive films but reduced active corrosion resistance. In contrast, higher Nb content improved passivation.

The production of β-metastable Ti alloys combines essential properties for their application as biomaterials in the replacement of bone cells. Commercially, titanium implants are made from commercially pure titanium (CP Ti) or the Ti-6Al-4V (Ti64) alloy. However, the presence of cytotoxic chemical elements in the Ti64 alloy, such as Al and V, has motivated the development of new Ti alloys free from these elements, such as those in the Ti-Mo-Nb system. These new alloys combine low Young’s modulus, corrosion resistance in bodily fluids, good mechanical properties, and biocompatibility, and have been the focus of recent research. In this context, the present study aims to characterize the microstructure and evaluate the mechanical properties of the heat-treated Ti-12Mo-25Nb alloy (wt.%). The alloy was produced by arc melting using a non-consumable tungsten electrode in an inert argon atmosphere. Subsequently, the as-cast alloy was homogenized at 950 °C for 1 hour and water quenched. The microstructure was characterized by X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM), and the mechanical properties were evaluated through Vickers microhardness measurements and elastic modulus determined by the impulse excitation technique. The results indicated that the microstructure contained only the β-Ti (metastable) phase. The Vickers microhardness measurements were 210 ± 2 HV, and the elastic modulus was 74 GPa. Thus, the Ti-12Mo-25Nb alloy presented a hardness-to-modulus ratio (H/M) of 2.84, demonstrating great potential for biomedical applications.

O aumento da demanda para a produção de componentes seguindo premissas globais, como Governança Ambiental, Social e Corporativa (ESG), reduzindo as emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) no processo de produção de matérias-primas e no processo de produção de componentes, deve ser implementado de acordo com a Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas realizada em 2021 e ratificada em 2024. A agenda ESG é usada para minimizar o impacto ambiental dos negócios, a fim de construir um mundo melhor com responsabilidade em torno do processo de administração, investimentos e critérios de sustentabilidade. Com essa motivação, a presente pesquisa apresenta o uso do polietileno de alta densidade verde (HDPE Verde) para uso na produção de tanques de ARLA 32 e combustível, como um material de substituição do polietileno de alta densidade (HDPE) de base fóssil. A biomassa usada como base biológica para a produção de HDPE Verde, são as folhas e/ou o caule da cana-de-açúcar. Os polímeros, apesar de possuírem caraterísticas similares, algumas propriedades se distinguem e com isso, alguns parâmetros do equipamento precisam ser modificados, de maneira que o componente mantenha a mesma geometria e característica de espessura e aparência do original. Para tento, foi realizado uma série de análises e testes para ajustar os parâmetros do processo de moldagem por extrusão e sopro e garantir a viabilidade na aplicação desejada. A máquina de moldagem por extrusão e sopro possui resistências elétricas usadas durante a produção, para que o processo mantenha a temperatura correta durante todo o processo de produção. Ao comparar os dois materiais, os principais aspectos da reometria como tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento resultam em uma velocidade de fluxo distinta dentro do processo de extrusão da máquina, especialmente devido ao Índice de Fluidez (IF) ser totalmente distinto e que possui, grande influência no processo e na característica visual do produto. O fabricante realiza o seu processo de set up quatro vezes por semana, o que representa 72 horas por semana, e o tempo total de set up é de 3744 horas por ano. Para validar os tanques em HDPE Verde, antes de serem montados em veículos, eles são obrigados a passar por uma bateria de testes/ensaios mecânicos, seguindo normas internacionais, brasileiras e internas das empresas, tais como pressão, impacto, trenó e flamabilidade. Os resultados precisam estar aprovados, de maneira obrigatória para que a matéria prima HDPE Verde possa vir a ser utilizado como matéria-prima. O material proposto, pode reduzir cerca de 180 mil toneladas de CO2/ano no mercado latino-americano, considerando apenas os tanques de veículos comerciais (combustível e ARLA 32). A proposta também auxilia no aumento do uso desse material para reprocessamento, trazendo o incremento no processo de economia circular. Os tanques de combustível e de ARLA 32 produzidos com HDPE Verde, após aprovação nos estes funcionais descritos nas normas para os testes de desenvolvimento e validação, precisam também ser aprovado nos testes de durabilidade, que representam a aplicação do produto sob a ótica do usuário final. O HDPE Verde, é um material existente e utilizado em aplicações que não recebem esforços mecânicos, como frascos de shampoo e produtos de limpeza. Os polímeros são normalmente são comodities e produzidos por empresa que possui a patente. O volume necessário para produção de uma determinada matéria prima, está diretamente ligada ao seu valor. Dessa forma, quanto maior a produção em escala, melhor o custo final do produto com HDPE Verde. A substituição o material de base fóssil para o material de base renovável promove a redução e emissão e carbono ligada ao material proposto, a redução do consumo de energia elétrica em set upo de máquina e reflete no aumento da produtividade, que pode vir a trazer o offset do custo da peça. Precisa ser avaliado a configuração de crédito de carbono e a relação para comercialização desse crédito ou benefícios fiscais decorrente da redução da emissão de carbono na atmosfera, promovido pelo material proposto.