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Formação de Fases em Ligas de Alta Entropia Equiatômicas do Sistema VCrMnFeCo com Estrutura Cúbica de Corpo Centrada.
Vitor Gonçalves Lemes de Sousa, Diego de Araujo Santana, Francisco Gil Coury

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


Ligas de alta entropia ou ligas multicomponentes são diferentes nomenclaturas para uma nova classe de ligas metálicas que surgiu recentemente na metalurgia, caracterizadas pelo fato de não terem um elemento principal. Nas ligas produzidas com metais de transição 3d, pode-se observar a formação de diversas fases, e dentre elas, destacam-se as fases cúbica de face centrada (CFC), cúbica de corpo centrado (CCC), hexagonal compacta (HC), s, B2 e L12, o que gera ligas com excelentes propriedades mecânicas e outras extremamente frágeis. Mesmo essa classe de ligas sendo objeto de diversos estudos, a maioria dos trabalhos se voltaram a composições com elementos que favorecem a formação de fase CFC, e as poucas ligas desenvolvidas para formação da fase CCC também apresentaram as fases intermetálicas s ou B2, tornando-as frágeis. Neste projeto, foram desenvolvidos cálculos termodinâmicos (diagramas de linha) do método CALPHAD, usando o software Thermo-Calc® e a base de dados TCHEA3. Este método permite calcular o equilíbrio de fases em sistemas multicomponente através extrapolações de sistemas binários e ternários. Usando este método, foram escolhidas composições contendo Vanádio, um forte estabilizador da fase CCC, e também Cr, Mn, Fe e Co, metais em que o vanádio tem alta solubilidade, com o intuito de se obter ligas monofásicas CCC e avaliar suas propriedades. Seis amostras com diferentes composições equiatômicas (VCrMnFeCo, VCrMnFe, VCrMn, VMnFe, VCrFe e VCrMnCo) foram produzidas por fundição em forno a arco e recozidas sob atmosfera de argônio a 1150oC por 4 horas. As amostras foram caracterizadas por uma combinação de difração de raios X, microdureza Vickers e microscopia eletrônica de varredura; estes resultados não serão apresentados em detalhe por questão de tempo, somente será apresentado um resumo da caracterização final. Verificou-se que as ligas VCrMnFeCo, VCrMnCo e VMnFe formaram fase s, enquanto que as amostras VCrMnFe, VCrFe e VCrMn formaram fase CCC. Posteriormente, verificou-se que os cálculos do Thermo-Calc® não se mostraram confiáveis e foram adicionados outros dois métodos, de forma a verificar qual deles seria mais confiável para a previsão das fases formadas no referido sistema. Para tal, escolheu-se o software Pandat® gerando os mesmos diagramas de linha, usando a base de dados PanHEA2020, e o critério empírico de Tsai, baseado na Concentração de Elétrons de Valência e na fração de elementos formadores de fase s, ditando se haverá ou não a formação da mesma fase. Por fim, constatou-se que o critério empírico de Tsai foi o mais confiável dentre os 3.

 


Palavras-chave


Ligas de Alta Entropia, Equilíbrio de Fases, CALPHAD, Caracterização de Materiais

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