Propriedades de ligas metálicas amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas

• Processo: 05/59594-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2006
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2011
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Walter José Botta Filho
• Beneficiário: Walter José Botta Filho
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Claudemiro Bolfarini ; Claudio Shyinti Kiminami
• Auxílio(s) vinculado(s): 10/07035-6 - Propriedades mecânicas de vidros metálicos, AV.EXT; 09/05939-8 - 16th International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM 2009), AR.EXT
• Bolsa(s) vinculada(s): 11/19495-4 - Caracterização microestrutural de aços nanoestruturados, BP.IC; 11/21135-6 - Processamento de ligas metálicas amorfas e vítreas para aplicações especiais, BP.IC; 11/02073-0 - Caracterização Microestrutural de Ligas Amorfizáveis do Sistema Fe-Nb-B-Y., BP.IC; + mais bolsas vinculadas 11/05885-5 - Propriedades Mecânicas em Tração de ligas Aeronáuticas de alumínio recicladas pelo processo de conformação por spray., BP.IC; 11/01359-7 - Caracterização microestrutural de ligas amorfas e nanocristalinas do sistema Ti-Nb-Fe-Sn, BP.IC; 11/06497-9 - Produção e caracterização mecânica de ligas de Al contendo fases quasicristalinas, BP.IC; 10/18766-1 - Cristalização induzida por deformação em ligas vítreas dos sistemas Cu-Zr-Al e Cu-Zr-Ti, BP.IC; 10/10916-4 - Apoio técnico na operação dos analisadores térmicos e preparação de amostras para análise metalográfica, BP.TT; 10/01375-0 - Ligas amorfas a base de magnésio para aplicação como biomaterial temporário, BP.IC; 10/01434-6 - Deformação Plástica Severa em Ligas de Titânio para Aplicações Biomédicas, BP.IC; 10/05856-2 - PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE LIGAS AMORFAS DE GRANDE VOLUME DO SISTEMA Cu-Zr-Al, BP.IC; 09/53877-1 - Aplicacao e avaliaco de criterios semi-empiricos para o desenvolvimento de novas ligas vitreas do sistema ti-cu-ni., BP.DR; 09/14361-0 - Microscopia Eletrônica Analítica de Nano-compósitos a base de Cu e a base de Mg, BP.PD; 09/52700-0 - Selecao, processamento e caracterizacao de ligas vitreas com base no sistema ti-ni-cu, BP.IC; 09/11470-2 - Apoio técnico na síntese e caracterização de hidetos metálicos para armazenagem de hidrogênio., BP.TT; 09/04210-4 - Síntese de Mg2FeH6 contendo como aditivos metais de transição e fluoretos de metais de transição, BP.IC; 09/04217-9 - Síntese e consolidação através de deformação plástica severa, de nanocompósitos de MgH2 e Mg2FeH6 contendo diferentes tipos de catalisadores, BP.IC; 08/09643-3 - Nanocompósitos à base de Mg2FeH6 para aplicações de armazenagem de hidrogênio, BP.PD; 09/00568-1 - Tendência à formação de vidros das ligas Fe(Co)-Ti-Zr, BP.IC; 08/07687-3 - Síntese mecano-química, caracterização microestrutural e avaliação das propriedades de armazenagem de hidrogênio de hidretos complexos nano-estruturados, BP.MS; 08/08431-2 - Desenvolvimento de ligas amorfas no sistema Al-Ni-Gd, BP.IC; 08/06933-0 - Consolidação de ligas para armazenagem de hidrogênio através do processo de deformação plástica servera em torção, BP.IC; 08/06934-7 - Instabilidade topológica e seleção de ligas vítreas dos sistemas Cu-Zr-Al e Cu-Zr-Ti, BP.IC; 08/05454-1 - CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE REVESTIMENTO A LASER DE LIGAS DE ALUMÍNIO COM LIGA Al-Fe-Cr-Mn, BP.IC; 08/06052-4 - Apoio técnico na síntese e caracterização de hidretos metálicos para armazenagem de hidrogênio, BP.TT; 08/05818-3 - Apoio técnico na operação de equipamentos de fundição por centrifugação e construções mecânicas, BP.TT; 07/58225-7 - Tratamento termomecanico de ligas de mg para aplicacoes em armazenamento de hidrogenio., BP.IC; 08/04630-0 - Apoio técnico na operação dos analisadores térmicos e preparação de amostras para análise micrográfica., BP.TT; 08/50799-7 - Propriedades mecanicas e caracterizacao microestrutural de ligas vitreas do sistema cu-zr., BP.PD; 07/57663-0 - Revestimento de superficies de ligas de aluminio com liga formadora de fase quasicristalina al-fe-cr-mn utilizando laser., BP.MS; 07/50508-0 - Desenvolvimento de ferramentas para seleção de novas ligas com alta tendência de formação de estrutura amorfa, BP.PD; 07/54371-9 - Desenvolvimento de ligas de mg em formas macicas para armagenagem em hidrogenio., BP.DR; 07/50345-3 - Processamento e caracterizacao de ligas amorfas do sistema ni-nb-b., BP.IC; 07/50344-7 - Processamento de ligas a base de niquel de grande volume com estrutura amorfa., BP.IC; 07/50373-7 - Elaboracao de ligas a base de cobre em composicoes formadoras de estrutra amorfa de grande volume., BP.IC; 07/50343-0 - Caracterizacao da liga fe66b30nb4 atomizada., BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Ligas metálicas Propriedades mecânicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenagem De Hidrogenio | Ligas Nano-Estruturadas | Moagem De Alta Energia | Propriedades Mecanicas | Solidificacao Rapida

Resumo

As ligas metálicas com microestruturas contendo fases amorfas, metaestáveis e nano¬estruturadas constituem uma nova classe de materiais com surpreendentes propriedades, advindos tanto das características intrínsecas da estrutura como da presença e combinações de fases resultantes das composições e das diversas rotas de processamentos que levam à formação de microestruturas em condições fora do equilíbrio. A estrutura amorfa confere às ligas metálicas excelentes valores de propriedades mecânicas, porém, níveis aceitáveis de ductilidade somente são observados quando é combinada com uma pequena fração de fases cristalinas, estáveis ou metaestáveis, com tamanho nanométrico. Nas ligas nano-estruturadas, as propriedades mecânicas são determinadas tanto pelas dimensões das fases em tamanho nanométrico como pela presença de fases metaestáveis, por exemplo, fases quasicristalinas. Processamentos de ligas convencionais em condições não convencionais tais como sob altíssimas taxas de resfriamento a partir do estado fundido ou por moagem de alta energia a partir do estado sólido, podem resultar na supressão da formação de certas fases prejudiciais ao desempenho do material, substituídas por fases metaestáveis menos deletérias. Em nanocompósitos particulados, a grande fração de área de interfaces pode modificar totalmente a cinética de reações e/ou transformações, com importantes e benéficas conseqüências em diversas propriedades físicas e químicas. Neste contexto, o objetivo deste projeto é uma avaliação detalhada e otimização das propriedades mecânicas de ligas metálicas contendo fases amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas, em função das características micro estruturais de cada sistema, e das propriedades de absorção/dessorção de hidrogênio em compósitos nano-estruturados, em função da presença de diferentes catalisadores. As ligas metálicas amorfas de interesse em nosso projeto são ligas facilmente amortizáveis, que por isso permitem a produção de peças espessas, da ordem de milímetros. São elas as ligas de sistemas a base de Cu, de Cu-Zr, de Fe, de Ni, de Ni-Nb e de Ti, tendo como foco principal o desenvolvimento e controle de micro- (nano) - estruturas que resultem em ligas de alta resistência mecânica e ductilidade. As ligas metálicas nano¬estruturadas de interesse são a base de AI contendo diversos tipos de nano-dispersões, incluindo as de fases nano-quasicristalinas. Nesse caso o enfoque será a otimização das nanoestruturas para melhorar a estabilidade térmica e as propriedades mecânicas. As ligas convencionais de nosso interesse são também a base de AI, principalmente as ligas AI-Si de importância para reciclagem, onde serão avaliadas as condições de processos para supressão criteriosa de fases fragilizantes. Os nanocompósitos para armazenagem de hidrogênio a serem avaliados são à base de Mg, de Mg-Ni, de Ti-Cr- V e nesse caso o objetivo específico é o entendimento do efeito de catalisadores e protetores da superfície dos hidretos na diminuição da temperatura e aumento da cinética de absorção e dessorção de hidrogênio. As técnicas de processamento para a produção das microestruturas fora do equilíbrio inclui solidificação rápida, através de coquilhamento do metal fundido por melt-spinning, em fundição em molde metálico refrigerado, em fundição por centrifugação, atomização a gás (neste caso, seguida por extrusão a quente) ou conformação por spray, e moagem de alta energia convencional e reativa do material sólido. A caracterização calorimétrica e micro estrutural detalhada é uma parte importante deste projeto uma vez que as propriedades mecânicas e as propriedades de absorção e dessorção de hidrogênio dependem fundamentalmente da presença, distribuição e estabilidade de fases metaestáveis ou nanométricas. Como resultado científico de nosso projeto, devemos contribuir para o entendimento: 1) das condições de dutilização das ligas metálicas amorfas contendo dispersões de fases nanométricas; 2) das condições termodinâmicas para o controle e/ou supressão de determinadas fases nas ligas nano-estruturadas e 3) dos mecanismos fundamentais de catálise pela presença de nano-partículas em nanocompósitos para armazenagem de hidrogênio. Finalmente, nossa proposta, focalizando o estudo detalhado de propriedades, deverá também contribuir para uma avaliação criteriosa das possíveis aplicações das ligas metálicas contendo fases amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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)

ASSELLI, A. A. C.; LEIVA, D. R.; HUOT, J.; KAWASAKI, M.; LANGDON, T. G.; BOTTA, W. J.. Effects of equal-channel angular pressing and accumulative roll-bonding on hydrogen storage properties of a commercial ZK60 magnesium alloy. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 40, n. 47, SI, p. 16971-16976, DEC 21 2015. (05/59594-0)

MEDEIROS, B. B.; MEDEIROS, M. M.; FORNELL, J.; SORT, J.; BARO, M. D.; JORGE JUNIOR, A. M.. Nanoindentation response of Cu-Ti based metallic glasses: Comparison between as-cast, relaxed and devitrified states. Journal of Non-Crystalline Solids, v. 425, p. 103-109, OCT 1 2015. (05/59594-0)

KOGA, G. Y.; NOGUEIRA, R. P.; ROCHE, V.; YAVARI, A. R.; MELLE, A. K.; GALLEGO, J.; BOLFARINI, C.; KIMINAMI, C. S.; BOTTA, W. J.. Corrosion properties of Fe-Cr-Nb-B amorphous alloys and coatings. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 254, p. 238-243, SEP 15 2014. (05/59594-0)

KOGA, GUILHERME YUUKI; BOLFARINI, CLAUDEMIRO; KIMINAMI, CLAUDIO SHYINTI; JORGE, ALBERTO MOREIRA, JR.; BOTTA, WALTER JOSE. An Overview of Thermally Sprayed Fe-Cr-Nb-B Metallic Glass Coatings: From the Alloy Development to the Coating's Performance Against Corrosion and Wear. JOURNAL OF THERMAL SPRAY TECHNOLOGY, v. 31, n. 4, p. 33-pg., 2022-03-30. (13/05987-8, 12/10631-5, 05/59594-0, 17/09237-4)

ASSELLI, A. A. C.; LEIVA, D. R.; HUOT, J.; KAWASAKI, M.; LANGDON, T. G.; BOTTA, W. J.. Effects of equal-channel angular pressing and accumulative roll-bonding on hydrogen storage properties of a commercial ZK60 magnesium alloy. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 40, n. 47, p. 6-pg., 2015-12-21. (05/59594-0)