dc.creator |
SÁ, Kaio Ariel Silva |
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dc.date.issued |
2025-07-11 |
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dc.identifier.citation |
SÁ, Kaio Ariel Silva. Desenvolvimento de ligas de alta entropia do sistema Ti-V-Nb-Cr-Mn para armazenamento de hidrogênio via moagem mecânica de alta energia. 2025. 74 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4286 |
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dc.description.abstract |
High-Entropy Alloys (HEAs) have emerged as promising candidates for solid-state
hydrogen storage in the form of metal hydrides, particularly those with a body-centered
cubic (BCC) structure, due to their high density of interstitial sites, thermal stability,
and compositional flexibility. Although alloys from the TiVNbCrMn system processed
by arc melting have shown promising results in the literature, the limitations of this
method, such as phase segregation, material loss, and large differences in melting
points, justify the evaluation of high-energy ball milling (HEBM) as an alternative route.
In this context, this work investigated the processing of the HEAs Ti32V32Nb18Cr9Mn9
(HEA A) and Ti27.5V27.5Nb20Cr12.5Mn12.5 (HEA B). The processing was carried out in
a planetary ball mill at 350 rpm, with a ball-to-powder ratio (BPR) of 10:1, under argon
atmosphere, using 15 g of elemental powders per vial, with samples collected
at 10-hour intervals up to a total milling time of 40 hours. After milling, the powders
from the final samples were compacted and subjected to heat treatment at 450 °C for
1 hour. The samples were then characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning
electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), thermal analysis
(DSC), particle size distribution, and hydrogen absorption/desorption tests to evaluate
their hydrogen storage properties. The results showed that both alloys exhibited increasingly
homogeneous microstructures and refined particles with longer milling times.
XRD analyses confirmed the presence of two BCC phases both before and after the
heat treatment of the 40-hour milled samples, which remained stable up to 1000 °C.
Regarding hydrogenation properties, HEA A exhibited a maximum hydrogen absorption
of 1.4 wt.%, outperforming HEA B (0.5 wt.%), with both alloys showing nearly
instantaneous absorption, indicating rapid kinetics promoted by HEBM. These findings
demonstrate that HEBM is a promising route for the development of HEAs for hydrogen
storage applications, offering advantages such as high surface area and enhanced
absorption kinetics. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
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dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Ligas de alta entropia |
pt_BR |
dc.subject |
Armazenamento de hidrogênio |
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dc.subject |
Hidretos metálicos |
pt_BR |
dc.subject |
Estrutura CCC |
pt_BR |
dc.subject |
Moagem de alta energia |
pt_BR |
dc.title |
Desenvolvimento de ligas de alta entropia do sistema Ti-V-Nb-Cr-Mn para armazenamento de hidrogênio via moagem mecânica de alta energia |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2025-09-19 |
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dc.date.available |
2025-09-19T18:48:44Z |
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dc.date.accessioned |
2025-09-19T18:48:44Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7351658448413946 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
SILVA, Gilbert |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1912171391296662 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
As Ligas de Alta Entropia (LAEs) emergem como candidatas promissoras para o
armazenamento de hidrogênio em estado sólido na forma de hidretos metálicos, especialmente
aquelas com estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), dada a alta densidade
de sítios intersticiais, estabilidade térmica e flexibilidade composicional. Embora
ligas do sistema Ti-V-Nb-Cr-Mn processadas por fusão a arco já apresentem
resultados promissores na literatura, as limitações desse método, como segregação
de fases, perda de material e grandes diferenças nos pontos de fusão, justificaram
a avaliação da moagem de alta energia (MAE) como rota alternativa. Neste contexto,
este trabalho investigou o processamento das LAEs Ti32V32Nb18Cr9Mn9 (LAE
A) e Ti27,5V27,5Nb20Cr12,5Mn12,5 (LAE B). Para isso, o processamento foi conduzido em
moinho planetário com rotação de 350 rpm, razão mássica esfera:pó (BPR) de 10:1,
sob atmosfera de argônio, utilizando 15 g de pós elementares por jarro, com amostras
coletadas em intervalos de 10 horas até o tempo final de moagem de 40 horas.
Após a moagem, os pós das amostras finais foram compactados e submetidos a tratamento
térmico a 450°C por 1 hora. As amostras foram então caracterizadas por
difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia
por energia dispersiva (EDS), análise térmica (DSC), granulometria e um ensaio
de absorção e dessorção de hidrogênio foi conduzido para avaliar as propriedades de
armazenamento de hidrogênio das LAEs. Os resultados demonstram que ambas as
ligas apresentaram microestruturas progressivamente mais homogêneas e partículas
mais refinadas com o aumento do tempo de moagem. As análises de DRX confirmaram
a presença de duas fases CCC tanto antes quanto após o tratamento térmico das
amostras moídas por 40 horas, que se mostraram estáveis até 1000°C. Em relação às
propriedades de hidrogenação, a LAE A demonstrou absorção máxima de 1,4 %p. de
hidrogênio, superando a LAE B (0,5 %p.) e em ambas, a absorção foi quase instantânea,
evidenciando rápida cinética proporciada pela MAE, que demonstrou ser uma
rota promissora para o desenvolvimento de LAEs para armazenamento de hidrogênio,
oferecendo vantagens como alta área superficial e cinética de absorção aprimorada. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.initials |
UNIFEI |
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dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
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