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Avaliação da Componente de Endurecimento por Solução Sólida em Duas Ligas Concentradas Contendo Ni
Gabriela Bugni Ribeiro, Francisco Gil Coury

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


A constante busca por novas composições com propriedades aprimoradas nos leva cada vez mais ao uso de métodos computacionais e metodologias predivitivas para explorar novos campos de composições e rotas de processamento. Neste contexto as Ligas de Alta Entropia, com seu vasto campo composicional, vêm ganhando cada vez mais espaço na literatura. Neste trabalho, serão analisados experimentalmente três modelos de endurecimento por solução sólida. Dois desses estudos, propostos por Varvenne et al. [1,2] e por Toda-Caraballo (TC) [3.4], se baseiam na ideia de que a diferença de raios atômicos é o que controla a resistência mecânica da liga. O terceiro, proposto por Oh et al. [5] discute que o principal fator é a diferença entre a eletronegatividade dos elementos. Serão trabalhadas duas ligas concentradas de Ni, Ni50Pd50 (% atômica) e Ni63.2V36.8 (% atômica) a primeira deve apresentar maior resistência pelos primeiros modelos e a segunda pelo último modelo. Portanto, o objetivo desse trabalho é verificar os critérios de endurecimento por solução sólida recentemente propostos na literatura utilizando duas ligas modelos, que divergem quanto aos resultados esperados. Os materiais utilizados foram de alta pureza (99.99% ou superior), e as ligas foram fundidas em forno a arco em atmosfera inerte, os lingotes foram solubilizados e homogeneizados por 4 horas em 1100°C, resfriados em água e laminados até uma espessura de aproximadamente 1mm. Seis pedaços passaram por diferentes tratamentos térmicos de recristalização, variando o tempo e a temperatura. Foram embutidos, lixados, polidos e as amostras foram submetidas a um ensaio de microdureza Vickers. Ainda passarão pelo ataque químico para que a microestrutura seja revelada e o tamanho dos grãos medidos e assim poder ser levantada uma curva de microdureza por tamanho de grão elevado a –0,5 (gráfico de Hall Petch). A liga NiPd passará pelos mesmos processos e por último serão comparadas as curvas obtidas de modo a estimar a resistência ao escoamento intrínseca de ambas ligas analisando apenas a componente de endurecimento por solução sólida garantindo que outras variáveis não influenciem nos resultados. Com os resultados do ensaio de microdureza Vickers da liga NiV - 607,91; 527,62; 286,23; 282,32; 260,37 e 257,30 HV para as amostras 1, 2, 3, 4, 5 e 6 respectivamente - um gráfico foi levantado a fim de comparar a dureza com as amostras que passaram por diferentes tratamentos térmicos. Ainda que as durezas obtidas para a liga de NiV estejam dentro do esperado, nenhuma conclusão parcial pode ser tomada antes de serem mensurados os tamanhos de grão das amostras - mas espera-se que quanto maior o tempo e temperatura que as amostras foram submetidas maior será o tamanho dos grãos e consequentemente menor a dureza - para que o gráfico de Hall Petch seja levantado e comparado com os resultados da liga NiPd e com outras ligas de alta entropia. Por fim, sabendo qual a melhor ideia de modelo prevê o endurecimento por solução sólida, será possível estimar a resistência que essa componente trará com outros elementos, podendo ser usado para aprimorar e/ou desenvolver novas ligas futuramente.

 

 


Palavras-chave


Endurecimento por Solução Sólida, Propriedades Mecânicas, Ligas de Alta Entropia

Referências


[1]C. Varvenne, A. Luque, W.A. Curtin, Theory of strengthening in fcc high entropy alloys, Acta Mater. 118 (2016) 164–176.

[2] C. Varvenne, G.P.M. Leyson, M. Ghazisaeidi, W.A. Curtin, Solute strengthening in random alloys, Acta Mater. 124 (2016) 660–683.

[3] I. Toda-Caraballo, P.E.J. Rivera-Díaz-Del-Castillo, Modelling solid solution hardening in high entropy alloys, Acta Mater. 85 (2015) 14–23.

[4] I. Toda-Caraballo, A general formulation for solid solution hardening effect in multicomponent alloys, Scr. Mater. 127 (2017) 113–117.

[5] H.S. Oh, S.J. Kim, K. Odbadrakh, W.H. Ryu, K.N. Yoon, S. Mu, F. Körmann, Y. Ikeda, C.C. Tasan, D. Raabe, T. Egami, E.S. Park, Engineering atomic-level complexity in high-entropy and complex concentrated alloys, Nat. Commun. 10 (2019) 1–8.