Aquesta tesi doctoral comprèn la síntesi d’aliatges basats en ferro mitjançant diversos mètodes de fabricació. Aquests aliatges s’han dissenyat amb la intenció de ser utilitzats en biomedicina o en aplicacions mediambientals. S’ha donat especial èmfasi a dissenyar una composició adequada i a estudiar la morfologia i les propietats estructurals per tal d’optimitzar tant les propietats mecàniques com les propietats magnètiques dels materials resultants._x000D_ En primer lloc es va utilitzar la tècnica de fusió per arc i colada per succió amb motlle de coure per fabricar dos aliatges densos: un aliatge ferromagnètic amb composició en pes Fe-10Mn6Si1Pd i un aliatge paramagnètic amb memòria de forma amb composició en pes Fe-30Mn6Si1Pd. L’evolució de la microestructura, les propietats mecàniques i magnètiques, així com també la degradació, la citotoxicitat i la proliferació de cèl·lules en solució Hanks es van estudiar de forma sistemática en funció del temps d’immersió._x000D_ Per tal de millorar la biocompatibilitat de l’aliatge Fe-10Mn6Si1Pd, aquest aliatge es va recobrir amb fosfat de calci (brushita o hidroxilapatita) mitjançant la tècnica d’electrodeposició per corrent polsant. A conseqüència de la morfologia porosa d’aquests recobriments (per exemple: en forma d’agulles, cilindres o plaques), el mòdul de Young i la duresa mesurades foren inferiors als valors obtinguts en recobriments anàlegs no porosos._x000D_ Seguidament, amb l’objectiu d’incrementar la velocitat de degradació i reduir el mòdul de Young d’aquests aliatges compactes, es van fabricar aliatges porosos de Fe-30Mn6Si1Pd mitjançant un procés de premsa i sinterització de Fe, Si, Mn i Pd en pols prèviament mòlta i barrejada amb un 10, un 20 o un 40% en pes de NaCl en un molí de boles. Cal destacar, que després de submergir els aliatges porosos durant un període llarg de temps, el mòdul de Young reduït que es va mesurar en tots ells va ser d’uns 20 GPa (essent aquest valor similar al mòdul de Young de l’os humà, entre 3-27 GPa). Aquest fet afavoriria una bona compatibilitat biomecànica entre l’implant i el teixit ossi veí._x000D_ Per altra banda, es van fabricar escumes de Fe i Fe-Mn de cèl·la oberta utilitzant matrius de poliuretà poroses pel mètode de rèplica. Es va observar que la resposta magnètica d’aquestes escumes, des de pràcticament no magnètica a ferrimagnètica, es podia controlar ajustant el contingut de Mn i el flux de N2. També, en el marc de propietats magnètiques, es va utilitzar la tècnica d’irradiació amb làser polsat de femtosegon per crear patrons magnètics periòdics a la superfície d'un aliatge amorf no ferromagnètic basat en Fe._x000D_ Finalment, es va preparar un aliatge nanoporós ric en Fe per dissolució selectiva de cintes de Fe43.5Cu56.5 fabricades per tornejat en estat de fusió. Es va observar que els materials nanoporosos eren un excel·lent catalitzador heterogeni de la reacció de Fenton per la degradació del taronja de metil en solució aquosa.
Design and characterization of dense and porous Fe-based alloys for biomedical and environmental applications
Yuping Feng (Autor/a). 30 oct 2017
Tesis doctoral