Thèse soutenue

Nouveaux alliages de titane superélastiques pour la fabrication de limes endodontiques : du matériau au prototype
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Lorène Héraud
Direction : Thierry Gloriant
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des Matériaux
Date : Soutenance le 30/11/2016
Etablissement(s) : Rennes, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes - Institut des Sciences Chimiques de Rennes / ISCR
: Université Bretagne Loire (2016-2019)
Entreprise : Micro-Mega (Société)
Jury : Président / Présidente : Fabienne Pérez
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Gloriant, Fabienne Pérez, Sylvain Calloch, Damien Fabrègue, Philippe Castany
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Calloch, Damien Fabrègue

Résumé

FR  |  
EN

L’alliage NiTi (Nitinol) est à l’heure actuelle le seul alliage utilisé pour la fabrication de dispositifs médicaux qui nécessitent un effet mémoire de forme ou une superélasticité, comme les arcs orthodontiques, stents, cathéters et agrafes d’ostéosynthèse. La superélasticité est la capacité d’un alliage à se déformer de manière réversible bien plus qu’un alliage conventionnel. Elle est due à une transformation martensitique réversible entre deux phases cristallographiques, l’austénite et la martensite. Le NiTi entre dans la fabrication des limes endodontiques, un dispositif médical utilisé en dentisterie. Les limes endodontiques sont utilisées pour la mise en forme du système canalaire et la superélasticité de l’outil est nécessaire du fait que les canaux dentaires sont parfois très coudés. Cependant l’utilisation du NiTi souffre de quelques inconvénients, notamment de la toxicité reconnue du nickel mais aussi de sa rupture à caractère fragile et de sa difficulté de mise en forme.Certains alliages de titane du type β métastable présentent également des propriétés superélastiques. L’avantage est qu’ils peuvent être élaborés uniquement à partir d’éléments biocompatibles (i.e. Nb, Hf, Mo, Zr et Sn). Ils sont donc des candidats prometteurs pour le domaine médical.L’objectif de cette thèse est ainsi de déterminer l’intérêt potentiel des alliages de titane β métastable pour la réalisation de limes endodontiques.Dans ce travail de thèse, trois classes d’alliages ont été étudiées : le NiTi utilisé dans la fabrication des limes endodontiques actuelles, un alliage de titane β métastable disponible commercialement, le Beta III, de composition Ti-11,5Mo-6Zr-4,5Sn (% mass.) et des alliages de titane β métastable originaux élaborés en laboratoire, le Ti2448 et le Ti2334 de composition respectives Ti-24Nb-4Zr-8Sn (% mass.) et Ti-23Hf-3Mo-4Sn (% at.). Dans cette étude, l’influence de la composition et des traitements thermomécaniques sur les propriétés mécaniques et la transformation martensitique, responsable du comportement superélastique, a été étudiée. La transformation martensitique sous contrainte et son caractère réversible ont été plus profondément étudiés par une analyse in situ de diffraction des rayons X sous rayonnement synchrotron. Dans tous les dispositifs médicaux, il s’agit d’éviter la rupture intempestive pendant l’utilisation, aussi une résistance élevée à la rupture en chargement cyclique est nécessaire afin d’éviter les ruptures en fatigue dans le canal dentaire. Cette constatation a mené à étudier le comportement des alliages en fatigue et l’évolution de leur réponse mécanique et superélastique au cours des cycles. Enfin, le comportement des alliages une fois taillés en prototypes a été évalué avec l’équipement et les procédures de l’entreprise.