Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Análise da influência do Al na microestrutura, dureza e resistência à oxidação de ligas multicomponentes principais composta por WMoNbTiCrAlx (x = 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1)
Autor(es): PONTES, Ágata Mayara Paula
Primeiro Orientador: RODRIGUES, Geovani
metadata.dc.contributor.advisor-co1: SILVA, Antonio Augusto Araújo Pinto da
Resumo: Ligas de metais refratários multicomponentes têm sido objeto de estudo com o objetivo de competir com as superligas de níquel, devido às suas elevadas temperaturas de fusão e às propriedades mecânicas promissoras, como alta dureza e alta tensão ao escoamento em temperaturas elevadas. Contudo, uma desvantagem significativa dessas ligas é sua baixa resistência à oxidação em altas temperaturas. Para contornar esse problema, sabe-se que a adição de alumínio contribui para melhorar a resistência à oxidação, formando uma camada protetora de alumina, além de reduzir a densidade. Este estudo analisou a influência do alumínio na microestrutura, densidade, dureza e resistência à oxidação de cinco novas ligas refratárias multicomponentes produzidas por fusão a arco a partir de elementos brutos, WMoNbTiCrAlx (x = 0, 0,25, 0,5, 0,75 e 1) (mol %). As análises microestruturais foram realizadas por Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX) em todas as condições das ligas (fundidas e tratadas termicamente a 1200 °C por 24 horas), com análises de difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD) nas ligas tratadas. O software ThermoCalc auxiliou na interpretação dos resultados experimentais em relação às fases em equilíbrio e suas composições. As ligas fundidas exibiram uma fase CCC altamente segregada com estrutura dendrítica. Após o tratamento térmico, as ligas mantiveram predominantemente a fase CCC, com menor quantidade de precipitação da fase Laves. Testes de nanoindentação revelaram que a adição de alumínio aumentou a dureza de 10,5 para 12,2 GPa, enquanto a densidade da liga diminuiu com o aumento do teor de alumínio, passando de 9,7982 para 8,7745 g/cm³. Quanto aos ensaios termogravimétricos (TGA), o alumínio demonstrou benefícios para melhorar a resistência à oxidação. A liga Al0,25 apresentou o maior ganho de massa, cerca de 40 mg/cm², enquanto a liga Al1 mostrou o menor ganho de massa, aproximadamente 9 mg/cm².
Abstract: Multi-principal element alloys based on refractory metals have been the subject of study with the aim of competing with nickel super alloys due to their high melting temperatures and promising mechanical properties such as high hardness, thermal stability, and elevated temperature yield strength. However, a major drawback of refractory metal-based alloys is their low oxidation resistance at high temperatures. To overcome this problem, it is known that the addition of aluminum helps to improve resistance to oxidation, forming a protective layer of alumina in addition to reducing density. This study analyzed the influence of aluminum on the microstructure, hardness, and oxidation resistance of five new multicomponent refractory alloys produced by arc melting from raw elements, WMoNbTiCrAlx (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1) (mol %). Microstructural analyses were carried out by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction in all alloy conditions (cast and heat treated at 1200 °C for 24 hours), with electron backscattered diffraction (EBSD) analyses in the treated alloys. ThermoCalc software assisted in interpreting experimental results regarding equilibrium phases and their compositions. The cast alloys exhibited a highly segregated BCC phase with a dendritic structure. After heat treatment, the alloys predominantly maintained the BCC phase, with minor precipitation of the Laves phase. Nanoindentation tests revealed that the addition of aluminum increased hardness from 10.5 to 12.2 GPa, while the density of the alloy decreased with increasing aluminum content, from 9.7982 to 8.7745 g/cm³. In thermogravimetric tests (TGA), aluminum demonstrated benefits in improving oxidation resistance. The Al0.25 alloy showed the highest mass gain, approximately 40 mg/cm², while the Al1 alloy showed the lowest mass gain, approximately 9 mg/cm².
Palavras-chave: Ligas multicomponentes principais
Resistência à oxidação
Fase CCC
Fase Laves
Microdureza
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4137
Data do documento: 11-Jul-2024
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