Elaboration et caractérisation d'alliages biocompatibles Ti-Ta-Nb présentant des propriétés superélastiques et à mémoire de forme

Les alliages de titane se sont toujours distingues par leur excellente biocompatibilite. De nos jours, l'alliage Ti 6Al 4V est tres utilise comme substitut osseux (protheses de hanches, de genou, etc.) et les proprietes exceptionnelles des alliages Ni-Ti (effets superelastique ou memoire de forme) servent a fabriquer de nombreux dispositifs fonctionnels (stents, fils orthodontiques, agrafes a memoire de forme, etc.). Cependant, le module d'elasticite du Ti 6Al 4V est trop eleve en comparaison a celui de l'os, ce qui reduit l'osteointegration et limite la duree de vie des protheses. De plus, les elements d'addition utilises (aluminium, vanadium, nickel) sont reconnus comme etant cytotoxiques. Les alliages de titane beta metastables offrent la possibilite d'elaborer uniquement a partir d'elements biocompatibles (tantale, niobium) des alliages a bas module d'elasticite et presentant des proprietes superelastiques a memoire de forme. Six compositions du type Ti 25Ta xNb (mass%) ont ete elaborees a l'aide d'un four a induction en semi-levitation magnetique. Le travail de cette these a consiste a etablir une relation entre les microstructures obtenues et les proprietes mecaniques de ces alliages. Selon la teneur en niobium, ces alliages passent d'une microstructure composee de martensite alpha'' (avec un effet memoire de forme) a une microstructure composee de grains beta (avec un effet superelastique). Toutes ces proprietes ont ete caracterisees par de nombreuses techniques : microscopie, diffraction des rayons X, essais de traction, analyse mecanique dynamique, etc. Les mecanismes de deformation plastique qui expliquent leur tres bonne capacite a etre travailles a froid (glissement, maclage) ont ete etudies par diffraction des electrons retrodiffuses et microscopie en transmission. Deux systemes de maclage, {112} et {332} , ont ete mis en evidence et un analyse basee sur le critere de Schmid a permis d'evaluer la competition entre ces deux systemes.