Development of Mg alloys for hydrogen storage processed by severe plastic deformation

• Grant number: 09/17068-1
• Support Opportunities: Regular Research Grants
• Start date: June 01, 2010
• End date: May 31, 2012
• Field of knowledge: Engineering - Materials and Metallurgical Engineering - Physical Metallurgy
• Principal Investigator: Alberto Moreira Jorge Junior
• Grantee: Alberto Moreira Jorge Junior
• Host Institution: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brazil
• City of the host institution: São Carlos
• Associated research grant(s): 11/51245-8 - Grain refinement and properties of ultrafine-grained AI, Mg and Ti alloys produced by equal-channel angular pressing with back-pressure, AP.R

Abstract

Usos comerciais de hidrogênio como um vetor enérgico necessitam o desenvolvimento de materiais de armazenamento de hidrogênio que sejam seguros, com baixo valor, e possuam alta capacidade de armazenamento de hidrogênio. Ligas à base de magnésio têm alta capacidade de armazenamento de hidrogênio, mas as temperaturas de operação são ainda muito altas para se pensar em aplicações práticas. Além disso, as cinéticas de absorção/dessorção de hidrogênio dessas ligas ainda são muito lentas e o tempo necessário para a primeiro hidrogenação (o assim chamado processo de (re) ativação) é muito longo. Nosso objetivo é usar técnicas de Deformação de Plástico Severa (SPD) para sintetizar ou modificar ligas à base de magnésio para melhorar o comportamento das suas propriedades de absorção/dessorção de hidrogênio, comparando estas técnicas com as tradicionalmente utilizadas por nosso grupo para a produção de materiais para a armazenagem de hidrogênio, ou seja, nanocompósitos à base de Mg preparados por diferentes rotas de processamento envolvendo técnicas de moagem de alta energia (HEBM), moagem reativa de alta energia (HEBM-R) e extrusão destes pós. Testes realizados em laminação a frio (CR) de magnésio puro já mostraram que o SPD reduz tempo de ativação. Nossa meta é agora executar um estudo sistemático do efeito de SPD investigando três técnicas de SPD diferentes: extrusão em canal angular (ECAP), extrusão em canal angular com pressão reversa (ECAP-PR) e Torção sob Alta Pressão (HPT). Cada uma destas técnicas tem suas próprias características. Por exemplo, CR produz ligas com contornos de baixo ângulo enquanto ECAP produz contornos de alto ângulo e HPT poderia induzir um alto nível de tensão, mas estes níveis de tensão não são distribuídos uniformemente na amostra. Mas, até o momento, poucos trabalhos foram publicados sobre a aplicação destas técnicas em aplicações de armazenamento de hidrogênio. O magnésio é um material dúctil, mas é difícil de ser processado por SPD porque possui poucos planos de deslizamento e, assim, é importante a análise do comportamento a frio. Para analisar este problema, nós pretendemos estudar ligas comerciais. De acordo com as suas composições, estas ligas apresentam uma resistência melhor ou pior no trabalho a frio. Mais especificamente, nós estudaremos ligas produzidas por fundição e/ou fundição por injeção. As ligas obtidas por fundição por injeção têm um tamanho de grão muito menor e têm resistência melhor ao crescimento de grão. Desta forma, espera-se que, na ciclagem do hidrogênio, estas ligas mantenham as propriedades de armazenamento de hidrogênio durante mais ciclos que o magnésio puro. Testes preliminares indicam que a presença de elementos de liga não reduz a capacidade de armazenamento de hidrogênio destas ligas quando comparadas com o magnésio puro. De forma a concretizar o projeto, estamos solicitando a construção de um aparato a ser montado em uma máquina de compressão existente, que será composto de matrizes de ECAP e de um sistema para aplicação de pressão reversa no material durante o processamento.Os resultados obtidos devem contribuir para um melhor entendimento das correlações entre processamento, estrutura e propriedade das ligas e compósitos à base de magnésio para armazenagem de hidrogênio. (AU)