Estrutura, processamento e propriedade de ligas multicomponentes avançadas para as aplicações biomédicas e armazenagem de energia

Resumo

As ligas multicomponentes e/ou ligas de alta entropia vêm despertando muita atenção devido ao seu notável conjunto de propriedades funcionais atrativas. Essas ligas podem apresentar desde excelentes propriedades mecânicas e de corrosão além de elevada biocompatibilidade para a aplicação como um biomaterial, ou até mesmo, exibir propriedades de armazenagem de hidrogênio competitivas para a aplicação como um hidreto metálico de elevada capacidade gravimétrica operando em temperatura ambiente. Tal constatação deve-se principalmente ao vasto campo composicional existente em ligas multicomponentes, uma vez que, tais propriedades são extremamente sensíveis as alterações composicionais, e, portanto, torna-se possível encontrar ligas com propriedades otimizadas para cada umas dessas aplicações. Esta proposta de pesquisa visa investigar a estrutura, processamento e propriedades de novas ligas multicomponentes para as aplicações avançadas como biomaterial e como hidreto metálico. Para as aplicações como biomaterial, o interesse está na busca por ligas multicomponentes com configuração monofásica de estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) pertencentes aos sistemas ainda não explorados na literatura: (TiZrNbTa)1-XSnX e (TiZrNbMo)1-XSnX, para X = 0, 0.1, 0.15 e 0.2 at%. Já para as aplicações como hidreto metálico busca-se ligas multicomponentes com configuração monofásica que resultem na formação da fase de laves C14 pertencentes aos sistemas: AB, AB2, A1,5B e AB1,2 (onde A representa os elementos com maior afinidade de absorver o hidrogênio, como: Ti, Zr, Nb e V; enquanto B representa os elementos com baixa afinidade com o hidrogênio, como: Fe, Cr, Mn, Ni, Co). Para cada aplicação específica, as ligas multicomponentes serão devidamente selecionadas com base em cálculos termodinâmicos de parâmetros empíricos e por simulação termodinâmica por meio do método CALPHAD (Software Thermocalc) e posteriormente preparadas em forno de fusão a arco em atmosfera controlada. Após a preparação, busca-se investigar os efeitos nas propriedades mecânicas, biocompatibilidade e nas propriedades de armazenagem de hidrogênio decorrentes das alterações microestruturais causadas pelo emprego de dois tipos de processamento: i) tratamentos térmicos em temperatura controlada; ii) deformação plástica severa com o uso da técnica HPT (High-Pressure Torsion). Por fim, espera-se que este projeto de pesquisa contribua com o aumento do uso de ligas multicomponentes em aplicações como biomaterial e como hidreto metálico em diversos setores industriais, e em especial, possibilite a formação de recursos humanos capazes de promover o avanço da ciência em tecnologias disruptivas, como as ligas multicomponentes. (AU)