Ref.: MmeCa17-001
Apresentador: Dilermando Nagle Travessa
Autores (Instituição): Dalan, F.C.(Universidade Federal de São Paulo); da Silva Sobrinho, A.S.(Technological Institute of Aeronautics); Travessa, D.N.(Universidade Federal de São Paulo); Santos, S.F.(Universidade Federal do ABC); Nishihora, R.K.(Universidade Federal do ABC); Martins, G.V.(Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais); Cardoso, K.R.(Universidade Federal de São Paulo);
Resumo:
Nas últimas duas décadas, o conceito e as aplicações de ligas metálicas com múltiplos elementos principais em igual ou quase-igual percentual atômico, denominadas como ligas de alta entropia (LAE), têm sido amplamente estudados, principalmente por apresentarem uma perspectiva inovadora de ligas de alto desempenho, oferecendo propriedades únicas que não são alcançáveis em ligas convencionais de um único elemento principal. Atualmente, o design dessas ligas podem ser baseados em razões elementares equiatômicas e não-equiatômicas, ampliando a exploração de novas composições, com estruturas que podem possuir múltiplas fases. Dentre os sistemas mais promissores e estudados encontram-se aqueles baseados no grupo dos metais de transição, destacando-se o sistema AlCoCrFeNi, que possuí excelente sinergia entre os elementos e controle das fases formadas e das suas propriedades através da variação da razão molar de cada elemento do sistema. As propriedades das LAE desse sistema podem ser otimizadas com a adição de um sexto elemento, dentre os quais pode-se destacar o Nb e o Ti, sendo esses de interesse estratégico no avanço tecnológico e no desenvolvimento de ligas de alta performance. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da adição de Nb e Ti na microestrutura, dureza e nas propriedades tribológicas da LAE AlCoCrFeNi. O design das LAE foi realizado pelo método CALPHAD utilizando o software Thermo-Calc®. Bulks das LAE AlCoCrFeNiNb0,6, AlCoCrFeNiTi0,5 e AlCoCrFeNiTi1,2 foram obtidas por fusão a arco elétrico. As fases formadas foram analisadas por difração de raios X (DRX) e por microscopia eletrônica de varredura associada com espectroscopia de raios X por energia dispersiva (MEV-EDS), e comparadas com as predições termodinâmicas. A dureza foi estimada pelo método Vickers e as propriedades tribológicas pelo ensaio de desgaste utilizando o método recíproco linear. O perfil e a morfologia das superfícies desgastadas foram analisadas por perfilômetria óptica e por MEV. A adição de 0,6 mol de Nb levou à formação da fase Laves, resultando em uma microestrutura eutética do tipo B2/Laves, de elevada dureza (790 HV), enquanto o aumento da concentração de Ti levou à formação de uma fase interdendrítica composta por duas fases ricas em Cr, aumentando a dureza de 597 HV para 731 HV, para as adições de 0,5 e 1,2 mol, respectivamente. Embora ambas as composições tenham valores de coeficiente de atrito similares, entre 0,44 e 0,5, a LAE com adição de Nb apresentou o melhor comportamento ao desgaste, tendo 22% a menos de volume perdido em comparação as LAE com adições de Ti. A adição de Nb mostrou-se mais eficaz que o Ti para o aumento da dureza e das propriedades tribológicas, e está relacionado a formação de uma microestrutura fina e homogênea, endurecida por solução sólida e pela fase de Laves. O comportamento ao desgaste dessas ligas é bastante complexo, porém os mecanismos de desgaste dominantes foram característicos de abrasão, adesão e oxidação.