Three new Ni-free Ti alloys, Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr, Ti-5.2Hf-31.2Nb-0.4Zr and Ti-16Hf-36.2Nb-1Zr (wt%), were designed and produced in order to obtain shape memory and/or low elastic modulus materials in order to avoid stress shielding and to enhance bone regeneration in the load transfer implant field. The alloys were microstructurally and mechanically characterized, cytotoxicity was evaluated using MG63 osteoblast-like cells. The elastic modulus of the new alloys (between 67-90 GPa) are smaller than those of the commercial alloys employed for implantation. The lowest elastic modulus alloy, Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr (wt %), with 67.5 GPa, was optimized by cold work in order to determine the key factor that promotes the desired shape memory properties and/or low elastic modulus.
A higher proportion of martensite was observed by optical and electron transmission microscopy in the low cold work samples compared to the quenched alloy. The elastic modulus for each cold work condition was evaluated by nanoindentation tests using a spherical tip. The elastic modulus decreases when increasing the cold work level. The lowest value corresponds to the 99% cold work condition, with 44 GPa, closer to that of cortical bone and smaller than the quenched alloy (67.5 GPa).
Tres nuevas aleaciones de Ti libres de Ni, Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr, Ti-5.2Hf-31.2Nb-0.4Zr y Ti-16Hf-36.2Nb-1Zr, porcentajes en peso, fueron diseñadas y fabricadas con el fin de obtener memoria de forma y/o bajo módulo elástico con el objetivo de evitar el apantallamiento de cargas y mejorar
la regeneración ósea en el campo de la implantología de transferencia de carga. Las aleaciones fueron caracterizadas microestructural y mecánicamente y la citotoxicidad fue evaluada utilizando
osteoblastos MG63. El módulo elástico de las nuevas aleaciones (entre 67-90 GPa) es menor que el de las aleaciones comerciales utilizadas en implantología. El menor módulo elástico corresponde a la aleación Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr, con 67.5 GPa y fue optimizado mediante trabajo en frío con el objetivo de determinar el factor responsable de la obtención de las propiedades deseadas de bajo
módulo elástico y/o memoria de forma.
Una mayor proporción de martensita fue observada por microscopía óptica y microscopía electrónica de transmisión en las muestras con bajo porcentaje de trabajo en frío en comparación con la muestra templada. El módulo elástico correspondiente a cada condición de trabajo en frío
fue evaluado mediante nanoindentación con punta esférica. El módulo elástico disminuye al aumentar el porcentaje de trabajo en frío. El menor valor corresponde a la condición de 95% de trabajo en frío, con 44 GPa, valor cercano al del hueso cortical y menor que el del material templado (67.5 GPa).
