Critérios para seleção microestrutural em ligas refratárias de alta entropia

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Bosi Junior, Écio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: elastic-strain deformation energy; elétrons de valência; energia de deformação elástica; liga refratária de alta entropia; phase prediction; previsão de fase; refractory high entropy alloy; valence electron concentration
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27072023-112122/

A crescente necessidade de ligas metálicas resistentes a altas temperaturas e de baixa densidade impulsionou o desenvolvimento de materiais avançados, dentre eles as ligas multicomponentes e de alta entropia refratárias. Diversas abordagens teóricas e empíricas foram propostas na literatura com o objetivo de prever a formação de fases e sua estabilidade nestas ligas. Entretanto, estes modelos empíricos foram desenvolvidos com base em bancos de dados compostos principalmente por ligas de alta entropia e multicomponentes da família de metais de transição 3d. Neste contexto, o presente trabalho propôs-se a testar a acurácia de 8 métodos empíricos em uma base de dados composta unicamente por ligas de alta entropia e multicomponentes refratárias. A partir dos resultados de acurácia e considerando a facilidade de uso dos modelos, desenvolveu-se um algoritmo baseado no método de energia de deformação elástica (ΔHel) versus número de elétrons de valência (VEC) para determinar composições químicas com tendência a formar solução sólida monofásica em sistemas combinando os metais refratários Nb, Zr, Hf, Mo e Cr com elementos de baixa densidade em sua forma pura, Al e Ti. As ligas foram produzidas por meio de fusão por arco elétrico e caracterizadas microestruturalmente. Das ligas produzidas neste trabalho, 8 apresentaram mistura de fase CCC com fase de Laves e 5 exibiram microestrutura CCC/B2. O Al e Cr favorecem a formação de fase de Laves. O Al é também o elemento responsável pela ordenação da fase CCC com formação de fase B2. O método ΔHel vs. VEC, com os critérios para formação de solução sólida monofásica sugeridos pela literatura, previu incorretamente a microestrutura de todas as ligas produzidas. Por outro lado, o método refinado de ΔHel vs. VEC pode funcionar como excelente guia para evitar a produção de ligas com fase de Laves. Em ligas refratárias compostas apenas por elementos das famílias 4B, 5B e 6B, as fases de Laves são evitadas para ΔHel de até 22,5 kJ/mol. Esse valor cai para um máximo de cerca de 12 kJ/mol para ligas refratárias contendo Al. O refino do método ΔHel vs. VEC ainda não foi capaz de prever a formação de fase B2.