Ref.: MmeCa06-014
Apresentador: Renato Belli Strozi
Autores (Instituição): Strozi, R.B.(Universidade Estadual de Campinas); Leiva, D.R.(Universidade Federal de São Carlos); Floriano, R.(Universidade Estadual de Campinas); Botta, W.J.(Universidade Federal de São Carlos); Zepon, G.(Universidade Federal de São Carlos);
Resumo:
O advento das ligas multicomponentes (LMCs) trouxe novas perspectivas para a metalurgia. O objetivo principal ao estudar as LMCs é explorar regiões centrais de diagramas de fases multicomponentes, tipicamente abrangendo sistemas quinários, quaternários e até ternários com composições que se aproximam de razões equiatômicas. Dois grandes grupos de LMCs se destacam para fins de armazenagem de hidrogênio: compostos intermetálicos (IM), em particular as fases de Laves (C14, C15 e C36), e as soluções sólidas com estrutura cúbica de corpo centrado. Intermetálicos do tipo B2 (grupo espacial Pm-3m) também podem apresentar propriedades interessantes para armazenagem de hidrogênio. Por exemplo, o IM TiFe que é um material amplamente investigado para absorção de hidrogênio em temperatura ambiente. Contudo, fases intermetálicas multicomponentes do tipo B2 não foram exploradas de forma significativa visando aplicações para armazenagem de hidrogênio. Neste trabalho propomos uma investigação experimental, com foco no design e caracterização estrutural, seguida pela análise das propriedades de sorção de hidrogênio de LMCs com estrutura do tipo B2. O design de ligas foi conduzido por meio de uma abordagem termodinâmica computacional utilizando o método CALPHAD. Foram construídos diagramas de equilíbrio de fases em função da temperatura, os quais indicaram possíveis campos de formação da fase B2 para o sistema Al-Ti-Nb. Com base nesses resultados, a liga equiatômica AlTiNb foi então sintetizada por fusão em forno a arco. A análise por microscopia eletrônica de varredura do material como fundido revelou uma matriz dendrítica. Adicionalmente, medidas de EDS revelaram que a liga possui composição química homogênea e muito próxima da nominal. A análise por difração de raios-X indicou a formação da fase B2. Para confirmar a formação da fase B2 e verificar a presença de fases secundárias em escala nanométrica, a caracterização estrutural mais aprofundada foi conduzida por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). A análise por difração de áreas selecionadas dos padrões de difração de elétrons no eixo de zona [001] da fase B2, juntamente com micrografias obtidas em campo escuro usando reflexão de super-rede 001, confirmaram a formação de uma liga com matriz B2. Além disso, a análise por TEM revelou a precipitação nanométrica da fase ?" na matriz B2. Estes precipitados possuem aproximadamente 2 nm de tamanho e não é possível observar heterogeneidade química entre matriz e precipitados. Medidas de absorção de hidrogênio foram conduzidas através de reação gás-sólido em um aparato volumétrico do tipo Sievert. A liga como fundida absorveu, aproximadamente, 1,77% em peso de hidrogênio (H/M = 1) à temperatura ambiente e pressão de H2 ? 10,0 MPa. Desta forma, os resultados apresentados neste trabalho indicam que a abordagem CALPHAD pode ser usada com sucesso para o design de LMCs com estrutura do tipo B2 com potencial para armazenagem de hidrogênio.