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
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 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 Yuuki Koga ; Guilherme Zepon ; Lucas Barcelos Otani ; Pedro Augusto Franco Pinheiro Moreira ; Witor Wolf
• Auxílio(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): 25/04644-7 - Efeitos da Fragilização por Hidrogênio no Comportamento Mecânico da Liga de Alta Entropia Cr45Co27,5Ni27,5 Fabricada por Manufatura Aditiva, BP.PD; 25/02882-8 - Investigação da Transformação Martensítica em Liga Magnetocalórica de Alta Entropia MnNiFeCoSiGe, BP.MS; 25/06530-9 - Efeitos de ordenamento químico de curto alcance em cálculos termodinâmicos da liga metálica de alta entropia NiCoCr., BP.IC; + mais bolsas vinculadas 24/21293-0 - Desenvolvimento de Ligas de Alta Entropia com Propriedades Magnetocalóricas Otimizadas e Livres de Terras-Raras: Seleção por Inteligência Artificial e Validação Experimental, BP.DR; 24/17159-7 - Desenvolvimento e Caracterização de Ligas de Alta Entropia (CrFeCoNi)-(SiGe) com Efeito Magnetocalórico, BP.IC; 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; 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

(10)

(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)

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BACURAU, VINICIUS P.; MOREIRA, PEDRO A. F. P.; BERTOLI, GUSTAVO; ANDREOLI, ANGELO F.; MAZZER, ERIC; DE ASSIS, FLAVIO F.; GARGARELLA, PITER; KOGA, GUILHERME; STUMPF, GUILHERME C.; FIGUEROA, SANTIAGO J. A.; et al. Comprehensive analysis of ordering in CoCrNi and CrNi₂ alloys. NATURE COMMUNICATIONS, v. 15, n. 1, p. 11-pg., 2024-09-06. (24/02515-2, 17/27031-4, 23/07403-5, 22/02770-7)

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