A influência de terras raras na cristalização de vidros metálicos à base de zircônio contaminados com oxigênio

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Santa Maria, Felipe Henrique
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: elementos terras raras; metallic glasses; oxigênio; oxygen; rare earth elements; vidros metálicos; VIT105; VIT601; zircônio; zirconium
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-29052023-113206/

Nesta tese foi desenvolvido um estudo que busca entender a forma com que elementos terras raras como ítrio e érbio influenciam na cristalização e estabilidade térmica de vidros metálicos à base de zircônio, VIT105 - Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 e VIT601 - Zr50,76Cu36,14Ni4,04Al9,06 (%at.) contaminados com oxigênio em dois diferentes níveis, 200 ppm e 1000 ppm em peso. Sabendo que o oxigênio tem grande influência no processo de cristalização dessa classe de materiais, na literatura até então conhecida ainda não foi feito um estudo sistemático com o objetivo de definir teores ideais de adição desses elementos de terras raras. Essas adições buscam amenizar a deterioração da tendência à formação de vidros (TFV) causada pela presença do oxigênio. Amostras com 2 mm de espessura foram produzidas em um forno à arco elétrico e coquilhamento em molde de cobre refrigerado à água. Primeiramente foram produzidas amostras sem a adição de terras raras. Após a verificação dos teores de oxigênio as mesmas foram analisadas por calorimetria exploratória diferencial (DSC). O objetivo era determinar as temperaturas características de transformações como temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de início de cristalização (Tx onset) e as temperaturas onde ocorrem os picos de cristalização (Tp). Novas ligas foram produzidas com adição de três diferentes níveis de ítrio e érbio separadamente. As mesmas foram analisadas e comparadas entre si através de difração de raios-X utilizando um módulo de aquecimento acoplado ao difratômetro. As amostras foram aquecidas e ao atingirem as temperaturas características estabelecidas pelo ensaio de DSC foram gerados difratogramas de forma a analisar o comportamento das ligas com relação à cristalização e crescimento de fases. As amostras também foram ensaiadas quanto à microdureza Vickers e comparadas ao estado inicial. Uma importante conclusão dessa tese é que em alguns casos a adição de uma quantidade estequiométrica de um elemento de terra rara, como ítrio ou érbio, para se ligar e consumir todo o oxigênio presente na liga, formando óxidos estáveis, não é eficaz quanto ao aumento da TFV. Ao contrário do que se esperava inicialmente, em algumas situações esta quantidade tem efeito deletério sobre a TFV, enquanto que quantidades inferiores ou superiores de adição desses elementos, em alguns casos, demonstraram um comportamento favorável ao aumento da TFV.