Oxidação intergranular e sua influência nas propriedades mecânicas a altas temperaturas de novas superligas à base de níquel com diferentes relações Nb/Ti para aplicações de disco de turbina

• Processo: 22/09466-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 06 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 05 de março de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Carlos Angelo Nunes
• Beneficiário: Carlos Angelo Nunes
• Pesquisador Anfitrião: Roger Charles Reed
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Oxford, Inglaterra
• Assunto(s): Propriedades mecânicas Motores a jato Superligas Alta temperatura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fragilização | oxidação sob tensão | superligas à base de níquel | Tração a quente | Comportamento mecânico

Resumo

Os motores à jato correspondem a máquina complexas, sendo empregados na propulsão de aviões e geradores de energia elétrica. Na região de turbina destas máquinas, são atingidas altíssimas temperaturas e diversos componentes são submetidos a elevados níveis de tensão, como é o caso dos discos. No sentido de se obter uma maior eficiência do motor, com diminuição do consumo de combustível e das emissões de gases poluentes, a temperatura de entrada dos gases quentes na turbina vem sendo aumentada. Com isso, a temperatura de operação da parte mais externa do disco (rim) da turbina de alta pressão deverá atingir valores próximos de 800ºC. Utilizando um protocolo de Alloy-By-Design (ABD), o grupo do Prof. Roger Reed, da University of Oxford, definiu novas composições de liga visando estas aplicações mais críticas. Em termos de composição química, algumas destas ligas variam apenas nos valores da relação Nb/Ti. Entretanto, apesar da alta resistência mecânica destas ligas policristalinas, os seus contornos de grão são uma fonte de fraqueza em temperatura elevada devido à sua interação com ambientes gasosos contendo oxigênio. Em um outro estudo realizado no Grupo do Prof Roger Reed, investigou-se a sensibilidade destas ligas com relação à fragilização devido ao oxigênio presente no ar, através de ensaios de tração realizados ao ar, em temperatura de 700ºC. Observou-se um aumento significativo da ductilidade e tenacidade para maiores valores da relação Nb/Ti. Entretanto, apesar da realização de um trabalho sistematizado, não foi possível encontrar uma explicação conclusiva da razão para este aumento. Assim, pretendemos avançar no entendimento do efeito da relação Nb/Ti no comportamento mecânico destas ligas, através da realização de ensaios de tração utilizando corpos de prova miniaturizados, em baixa taxa de deformação, ao ar, à temperatura ambiente, 600ºC; 700ºC e 800ºC. Serão também realizados ensaios em atmosfera de argônio, para servir de referência Toda a investigação será acompanhada de sistemática caracterização microestrutural dos materiais antes e após ensaios. Um trabalho preliminar deverá ser realizado no sentido de se determinar condições de tratamento térmico que conduzam a um tamanho de grão similar para as três ligas, o que não foi o caso no trabalho anteriormente realizado (700ºC), já que as ligas apresentavam diferentes tamanhos de grão. (AU)