Engenharia de Materiais Computacional Integrada ICME: aplicada à modelagem, fabricação, teste e caracterização de ligas de alta entropia

• Processo: 22/02770-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Vigência: 01 de abril de 2023 - 31 de março de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Francisco Gil Coury
• Beneficiário: Francisco Gil Coury
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Claudemiro Bolfarini ; Daniel Roberto Cassar ; Guilherme Zepon ; Lucas Barcelos Otani ; Witor Wolf
• Auxílios(s) vinculado(s): 24/01818-1 - Estudo das transformações de fases sob condições extremas de ligas de elementos multiprincipais à base de CoCrNi, AP.R; 23/03385-2 - EMU concedido no processo 2022/02770-7: nanoindentador, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/01404-2 - Produção e Caracterização de Liga de Alta Entropia Para Validação de Método de Inteligência Artificial, BP.IC; 24/00901-2 - Produção e Caracterização de Liga de Alta Entropia de Tenacidade Otimizada por Algoritmo Genético, BP.IC; 23/12712-7 - Produção e Caracterização de HEAs Endurecíeis por Precipitação Projetadas por Cálculos Termodinâmicos de Alto Rendimento, BP.MS; + mais bolsas vinculadas 23/09668-6 - Produção e caracterização de amostras com gradientes composicionais de ligas de alta entropia endurecíveis por precipitação, BP.DD; 23/11472-2 - Produção e Caracterização de Liga de Alta Entropia de Tenacidade Otimizada do Sistema V-Cr-Mn-Co-Ni, BP.IC; 23/06725-9 - Produção e Caracterização de Liga de Alta Entropia Ni-Co-Fe-Cr-Al-Ti Endurecível por Precipitação por CALPHAD de Alto Rendimento, BP.IC; 23/04907-2 - Produção e Caracterização de HEAs de Alta Tenacidade por Algoritmo Genético, BP.MS - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Propriedades mecânicas Caracterização estrutural Ligas de alta entropia Termodinâmica computacional Ligas metálicas Deformação estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização estrutural | Design de Ligas Metalicas | Ligas de Alta Entropia | Mecanismos de Deformação | Propriedades mecânicas | Termodinâmica computacional | Metalurgia Mecânica

Resumo

Ao longo dos últimos anos, algoritmos computacionais vêm sendo inseridos em praticamente todos os aspectos de nossa vida, otimizando o processo de resolução de problemas em velocidades nunca vistas antes. Em paralelo a isto, uma nova classe de ligas metálicas, as chamadas Ligas de Alta Entropia (High Entropy Alloys - HEAs), cuja principal característica é não possuir um único elemento principal, vem atraindo a atenção de pesquisadores nos últimos anos. O vasto campo no qual estas ligas existem faz com que elas sejam promissoras, porém também impõe um grande desafio em seu desenvolvimento dado que é inviável desenvolvê-las por tentativa-e-erro. O presente projeto propõe o desenvolvimento e aplicação de métodos computacionais, chamados de Integrated Computational Materials Engineering (ICME), para o desenvolvimento de novas ligas de alta entropia para aplicações estruturais. Serão trabalhadas diferentes estratégias para este desenvolvimento, incluindo o uso de algoritmos genéticos, inteligência artificial, cálculos termodinâmicos de alto rendimento e uso de amostras com gradientes composicionais. Estas estratégias serão combinadas com modelos fundamentais de previsão de fases, de mecanismos de endurecimento e de deformação. Ligas serão projetadas por esta combinação de técnicas e serão produzidas experimentalmente por fundição em forno a arco elétrico e/ou indução à vácuo. As diferentes ligas serão caracterizadas por técnicas no estado da arte em múltiplas escalas, utilizando microscopia eletrônica de varredura, transmissão, difração de raios-X, análises químicas e calorimetria diferencial de varredura. O comportamento mecânico das ligas será avaliado por ensaios mecânicos de tração, microdureza e nanodureza, com nanoindentador a ser adquirido no presente projeto. A interpretação das curvas de nanoindentação será feita de forma a obter diversas informações adicionais à dureza, como módulo de elasticidade e capacidade de encruamento da liga, o que, quando aplicado às ligas com gradientes composicionais, fornecerá bibliotecas de resultados. Todas estas informações experimentais irão servir para a validação ou reinterpretação dos modelos fundamentais utilizados em sua concepção, aprofundando o conhecimento fundamental da metalurgia física de ligas concentradas. Os principais resultados serão divulgados em periódicos internacionais de alto impacto e patentes serão buscadas para as ligas de propriedades mecânicas promissoras. O projeto terá importante papel na consolidação de parcerias do proponente com seis diferentes instituições internacionais. Por fim, o presente projeto foi construído de forma a permitir um transbordamento das técnicas e metodologias desenvolvidas para o campo de ensino, de forma a fortalecer o currículo dos alunos de graduação e pós-graduação do curso de Engenharia de Materiais da UFSCar. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FERNANDES OLIVEIRA, PEDRO HENRIQUE; SIQUEIRA MANCILHA, PEDRO HENRIQUE; VALENZUELA REYES, RODRIGO ANDRE; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; BOLFARINI, CLAUDEMIRO; SPINELLI, JOSE EDUARDO; COURY, FRANCISCO GIL. Influence of the cooling rate on the solidification path and microstructure of a AlCoCrFeNi2.1 alloy. MATERIALS CHARACTERIZATION, v. 203, p. 13-pg., 2023-06-29. (21/04302-8, 21/12589-5, 22/02770-7)