Projeto e fabricação de ligas de alta entropia do sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni-V: caracterização microestrutural e mecânica com avaliação das resistências ao desgaste e à corrosão

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Souto, Carlos Alberto [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: liga de alta entropia; fusão a arco eletrico; vanádio; resistência à corrosão; resistência ao desgaste; dureza
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11600/72578

As crescentes demandas por materiais com propriedades excepcionais, como alta resistência mecânica, elevada resistência ao desgaste e à corrosão, têm impulsionado o estudo e desenvolvimento das ligas de alta entropia (LAEs), reconhecidas por suas propriedades e amplo potencial de aplicação estrutural. Este trabalho concentra-se na concepção e caracterização de LAEs no sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni-V, visando aplicações que demandem uma combinação de alta resistência mecânica, desempenho tribológico e resistência à corrosão. As composições foram projetadas com base em simulações termodinâmicas, pelo método CALPHAD, visando obter soluções sólidas simples, formadas majoritariamente por fases cúbicas de corpo centrado (CCC). Foram estudadas as ligas Al16,7Co16,7Cr16,7Fe16,7Ni16,7V16,7, Al30Co30Cr5Ni30V5, Al20Co10Cr20Fe20Ni20V10, Al20Co5Cr20Ni35V20, Al35Co25Cr10Ni25V5 e Al35Co15Cr20Fe10Ni15V5 (% at.), fabricadas por fusão em forno a arco elétrico e submetidas a tratamentos térmicos. Os resultados demonstraram que as ligas apresentaram microestruturas bifásicas, predominantemente compostas pelas fases A2 e B2. Difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura confirmaram as previsões de fases calculadas, porém revelaram variações microestruturais em função da composição e do tratamento térmico. Os resultados dos ensaios de dureza evidenciaram a heterogeneidade microestrutural das ligas, com valores médios de 500 HV a 735 HV na condição bruta de fusão e 470 HV a 680 HV após os tratamentos térmicos. Testes de desgaste indicaram coeficientes de desgaste competitivos se comparadas a muitas LAEs já relatadas na literatura, apresentando os coeficientes de desgaste entre 1,4.10⁻6 mm³/N.m e 5,4.10⁻6 mm³/N.m. Com relação aos testes de corrosão, as LAEs apresentaram taxas de corrosão com valores alinhados e, na maioria das ligas, superiores ao aço inoxidável 316L (6,5.10⁻³ mm/ano). Entre as ligas avaliadas, destacou-se a Al30Co30Cr5Ni30V5, que apresentou a menor densidade de corrente de corrosão (6,8.10⁻1 A/cm²), menor taxa de corrosão (2,5.10⁻³ mm/ano) e comportamento passivo estável, demonstrando alta resistência à corrosão localizada.