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Correlações entre taxa de resfriamento, microestrutura e dureza da liga de alta entropia eutética AlCoCrFeNi2.1
Pedro Henrique de Siqueira Mancilha, Rodrigo André Valenzuela Reyes, José Eduardo Spinelli, Francisco Gil Coury

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Ligas de alta entropia constituem uma nova classe de ligas metálicas baseadas em diversos elementos principais e podem ser definidas como composições que contenham, no mínimo, cinco elementos químicos, cujas concentrações atômicas encontram-se entre 5 e 35%. Desse modo, dada a grande quantidade de composições possíveis, essa classe de materiais apresenta um grande espectro de propriedades mecânicas e funcionais quando comparadas a ligas tradicionais. A liga de alta entropia AlCoCrFeNi2.1 trata-se de uma composição eutética de elevado ponto de fusão amplamente estudada pela literatura e apresenta grande variação nas propriedades mecânicas em função das condições empregadas em seu processamento.

A fim de investigar o efeito dos parâmetros de solidificação na microestrutura e nas propriedades mecânicas dessa liga, objetivo deste projeto, foi empregada a técnica conhecida como solidificação direcional vertical ascendente, que resulta em um único lingote cujas seções transversais experimentam diferentes taxas de resfriamento, velocidade de propagação da isoterma e gradientes térmicos durante a solidificação. Os dados térmicos foram coletados por termopares dispostos a diferentes distâncias da base e foram utilizados para a determinação dos parâmetros térmicos através de ajustes de curvas para a temperatura liquidus, 1342°C, prevista pelo software ThermoCalc, e para a temperatura eutética, 1341,5°C, inferida a partir de uma curva de resfriamento. Anterior à obtenção das amostras, foi capturada uma macrografia de uma das faces do lingote cortado para verificar a ocorrência ou não de solidificação direcional. Então, para efeito de análise, foram cortadas por eletroerosão duas amostras longitudinais e seis amostras transversais localizadas a diferentes distâncias da base. Ambas as amostras longitudinais foram submetidas a ensaios de difração de raios X.

Através da macrografia realizada, constatou-se a morfologia de grãos colunares, aproximadamente, nos primeiros 20 mm, típica do processamento por solidificação direcional. Através dos difratogramas, foram identificadas as fases cúbica de face centrar (CFC – A1) e fase B2 na amostra longitudinal mais próxima da base. Apenas a fase CFC foi identificada na outra amostra longitudinal, o que não significa, contudo, que a fase B2 não esteja presente nessa amostra, conforme será discutido na apresentação.

Através dos presentes resultados, verificou-se a viabilidade do emprego do equipamento de solidificação direcional, projetado para o estudo de ligas de menor temperatura liquidus, para a confecção da liga AlCoCrFeNi2.1, cujas amostras apresentaram as fases esperadas conforme a literatura. Contudo, devido à pandemia, infelizmente, não foi possível capturar micrografias e realizar ensaios de dureza sobre as amostras.


Palavras-chave


Solidificação direcional, caracterização, ligas de alta entropia