Análise aprofundada dos mecanismos de fragilização por hidrogênio em ligas de titânio utilizando a tomografia por sonda atômica

• Processo: 24/00376-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 05 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 04 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Eric Marchezini Mazzer
• Beneficiário: Eric Marchezini Mazzer
• Pesquisador Anfitrião: Baptiste Gault
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Imperial College London, Inglaterra
• Assunto(s): Fragilização por hidrogênio Ligas de titânio Caracterização estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Atom Probe Tomography (APT) | Fragilização por hidrogênio | Ligas de Ti | Mecanismos de fragilização | Caracterização de materiais

Resumo

O titânio e suas ligas têm um papel significativo como materiais estruturais em aplicações petroquímicas, aeroespaciais e biomédicas. Sua susceptibilidade à fragilização por hidrogênio (HE), resultante da formação de hidreto ou hidrogênio em solução, é um desafio bem reconhecido na área. Vários mecanismos têm sido propostos para elucidar o HE em ligas de Ti, mas quantificar e visualizar precisamente o hidrogênio é desafiador devido ao seu baixo peso e à falta de um elétron na camada externa, impedindo a detecção em métodos avançados de caracterização, como a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A Tomografia de Sonda Atômica (APT - Atom Probe Tomography, em inglês) destaca-se como a única técnica atualmente capaz de localizar e quantificar o hidrogênio dentro de uma microestrutura com resolução espacial sub-nanométrica. No entanto, a utilização do APT para este fim introduz o desafio de prevenir a introdução de hidrogênio durante a preparação da amostra, o que é uma preocupação extensivamente documentada na literatura. O Professor Baptiste Gault e seu grupo APT abordaram de forma inovadora essa questão, desenvolvendo um método criogênico para a preparação de amostras envolvendo hidrogênio. Sua pesquisa demonstra a eficácia do método em prevenir a introdução de hidrogênio do ambiente, permitindo revisitar e esclarecer mecanismos não resolvidos relacionados à fragilização por hidrogênio em ligas. Este projeto visa aproveitar a experiência do grupo em preparação de amostras criogênicas usando o Feixe de Íons Focalizado com plasma criogênico (cryo-PFIB) e análise por APT, interligados com a metalurgia de ligas de Ti. O objetivo é entender como o hidrogênio interage com a microestrutura em ligas de Ti-6Al-4V (Ti64) e Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (Ti6246) bifásicas disponíveis comercialmente, em diferentes condições, usando uma combinação de APT e MET. O objetivo final é elucidar os mecanismos de fragilização por hidrogênio nessas ligas e a interação do hidrogênio com outros elementos, permitindo o desenvolvimento de ligas de Ti de alto desempenho, que podem ser aplicadas em ambiente de hidrogênio.