Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Há cerca de dez anos, vem sendo estudada a utilização de cerâmicas à base de zircônia em próteses totais de quadril, bem como em implantes dentários, devido a sua elevada tenacidade à fratura e resistência ao desgaste, superiores às da alumina, material tradicionalmente empregado na...

Resumo: Há cerca de dez anos, vem sendo estudada a utilização de cerâmicas à base de zircônia em próteses totais de quadril, bem como em implantes dentários, devido a sua elevada tenacidade à fratura e resistência ao desgaste, superiores às da alumina, material tradicionalmente empregado na confecção dessas peças. Entretanto, a degradação de suas propriedades mecânicas ao longo do tempo, quando em presença de meio aquoso, através de mecanismos ainda não bem determinados, deve ser levada em consideração. A controvérsia existente na literatura reforça a necessidade de um estudo mais cuidadoso quanto a viabilidade da utilização desse material em aplicações que requerem propriedades mecânicas otimizadas em meios comprovadamente agressivos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a degradação da microestrutura e da tenacidade à fratura de cerâmicas à base de zircônia tetragonal policristalina com adições de ítria em meio aquoso fisiológico. Os efeitos do teor de ítria, tempo e temperatura de sinterização e tempo e temperatura de envelhecimento em solução de Ringer em materiais cerâmicos à base de Y-TZP, foram estudados através de análise de difração de raios-x e microscopia eletrônica de varredura da superfície das amostras. A tenacidade à fratura desse material após o ensaio de envelhecimento foi medida através da técnica de impressão Vickers. Na execução dos experimentos, foi utilizado o planejamento fatorial a dois níveis, sendo os resultados analisados segundo o algoritmo de Yates. Entre as variáveis principais, o teor de ítria apresentou efeito mais pronunciado na redução da tenacidade à fratura desse material, o mesmo acontecendo para a temperatura de envelhecimento com relação à degradação da microestrutura.

Abstract: Recently, several studies have been focused on the use of yttria doped tetragonal zirconia polycrystal ceramics (Y-TZP's) as a biomaterial for the manufacturing of ceramic femoral heads and dental implants, because of their higher fracture toughness and strength when compared to alumina....

Abstract: Recently, several studies have been focused on the use of yttria doped tetragonal zirconia polycrystal ceramics (Y-TZP's) as a biomaterial for the manufacturing of ceramic femoral heads and dental implants, because of their higher fracture toughness and strength when compared to alumina. However, there is still some controversy about the time dependent deterioration of the mechanical properties of zirconia ceramics, due to a phase transformation in aqueous environment. The present work aims at the study of possible time dependent changes on the fracture toughness and microstructure of two Y-TZP ceramics with different yttria contents, when immersed in Ringer's solution. The effects of yttria content, sintering time and temperature and immersion time and temperature on the tetragonal phase content and microstructure of these ceramics were studied, using x-ray diffraction analysis and SEM of the sample surface. Also, their fracture toughness was measured before and after aging in Ringer's solution using the Vickers indentation technique. The set of experiments envolved in this study was planned using a two level - four factor factorial design, and the results were analyzed using the Yates algorithm. Among the main variables, the yttria content showed the greatest effect on the fracture toughness reduction of the samples studied, the same applying to the immersion temperature on what concerns the increase in the microstructural degradation of the samples after aging in Ringer's solution.