Elaborations et caracterisations micro et nanostructurales d'alliages a base de titane a destination biomedicale

Elaborations and micro and nanostructure characterizations of titanium-based alloys for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Gwénael Texier
• Direction : Gloriant, Thierry, Ansel, Denis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux. Métallurgie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux

Nanotechnologie

Métaux de transition -- Alliages

Titane -- Alliages

Titane

Résumé

Les travaux effectués concernent de nouveaux alliages à base de titane destinés à un usage biomédical. Nous avons choisi d'élaborer des alliages bêtamétastables pour leurs propriétés mécaniques favorables à ce type d'utilisation. Ces alliages sont composés uniquement des éléments biocompatibles que sont le tantale, le molybdène et le fer. Nous avons d'abord caractérisé les différents domaines d'apparition des phases oméga et alpha dans nos alliages et nous avons comparé ces résultats avec l'alliage LCB fabriqué industriellement par Timet. Nous avons ensuite tenté de mieux connaître les mécanismes de précipitations des phases oméga et alpha nanométriques, ainsi que leurs influences sur des propriétés mécaniques que sont la dureté et le comportement élastique. Enfin, dans une dernière partie, une étude de cytocompatibilité a été réalisée sur nos alliages. L'influence de la composition chimique ainsi que l'influence de la topographie de la surface ont été étudiées par culture de tissus osseux.

This work deals with new titanium-based alloys for biomedical applications. We have chosen to elaborate beta-metastable type alloys due to their mechanical properties more suitable for a use as biomaterials. These alloys were synthesized by using biocompatible elements like tantalum, molybdenum and iron. The different phase transformations upon heating were characterized and particularly the appearance of nanostructured omega and alpha phases. We compared the results obtained with the LCB Titanium alloy manufactured industrially by Timet. The precipitation mechanisms of the nano-scale phases omega and alpha were carried out and their influences on the final mechanical properties such as hardness and elasticity behavior were investigated. In a last part, a study concerning the cytocompatibility of such new alloys was carried out. The influence of the chemical composition as well as the influence of the topography of surface were studied by bone tissue culture.