Comparison of deformation behavior of 316L stainless steel and Ti6Al4V alloy applied in traumatology

Comparación del comportamiento de deformación del acero inoxidable 316L y la aleación Ti6Al4V aplicada en traumatología

Se realizó un análisis comparativo de las propiedades mecánicas del acero inoxidable AISI 316L y de la aleación Ti6Al4V mediante el método de correlación digital de imágenes (DIC). Ambos tipos de materiales se utilizan habitualmente para implantes en traumatología. Los ensayos de tracción de las probetas cilíndricas se realizaron a temperatura ambiente y a una velocidad de deformación inicial de 0,0025 s^-1. El análisis de la deformación durante los ensayos de tracción se llevó a cabo mediante el software de correlación de imágenes 2D de Vic. La aleación Ti6Al4V mostró un mayor límite elástico y resistencia a la tracción. Se observaron diferencias en las zonas de localización de la deformación.

INTRODUCCIÓN

El acero inoxidable austenítico AISI 316L sigue siendo el material metálico más utilizado para dispositivos de fijación de fracturas en biomedicina debido a su coste relativamente bajo, facilidad de fabricación, excelente conformabilidad, resistencia a la rotura y a la tracción a altas temperaturas, mayor resistencia a la fluencia y resistencia a la corrosión por picaduras y a la mayoría de los productos químicos [1, 2]. Las diferencias entre el Tipo 316L y el Tipo 316 consisten en el contenido de carbono y en los valores de límite elástico y resistencia a la tracción. El menor contenido de carbono en el 316L minimiza la nociva precipitación de carburos como resultado del proceso de afectación térmica. Además, el 316L no se endurece mediante tratamiento térmico; normalmente presenta unos valores ligeramente inferiores de límite elástico y resistencia a la tracción, y se puede conformar o estirar fácilmente. El tratamiento de recocido habitual consiste en calentar a 1 038 - 1 149 °C seguido de un enfriamiento rápido.

El segundo material más utilizado en traumatología es la aleación Ti6Al4V, que se caracteriza por una mayor biocompatibilidad, un menor módulo de Young y una mayor resistencia a la corrosión en comparación con el acero inoxidable 316L. Las propiedades mecánicas y la distribución de la deformación en relación con la microestructura resultante del tratamiento mecánico y térmico son características importantes que influyen en la fiabilidad y seguridad de los implantes [3].

En este trabajo, los ensayos de tracción del acero inoxidable AISI 316L y del Ti6Al4V se realizaron a temperatura ambiente con el fin de comparar el comportamiento de deformación utilizando el análisis de deformación. En el análisis experimental de la deformación plástica en la superficie de las probetas, resulta ventajoso utilizar métodos de detección de desplazamiento sin contacto, que permiten obtener campos de deformación en zonas preseleccionadas.