Estudo do efeito do níquel na microestrutura, na dureza e na corrosão de ligas de alta entropia AlCoCrFeNiX

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dc.audience.educationlevelMestrado
dc.contributor.advisorCardoso, Kátia Regina [UNIFESP]
dc.contributor.authorZemanate, Ana Maria [UNIFESP]
dc.contributor.institutionUniversidade Federal de São Paulopt
dc.date.accessioned2022-07-21T16:17:52Z
dc.date.available2022-07-21T16:17:52Z
dc.date.issued2020-02-17
dc.description.abstractHigh entropy alloys (HEAs), a new concept in metal alloys have been developed with the aim of producing new materials with unique properties for advanced applications. HEAs are defined as metallic alloys composed of multiple main elements in equimolar or quasi-equimolar atomic proportions, and which form simple solid solutions body-centered cubic (BCC), fase-centered cubic (FCC) or hexagonal close-pack (HCP), due to their high mixing entropies. In this work, three high entropy alloys were obtained: AlCoCrFeNi, AlCoCrFeNi1.5 and AlCoCrFeNi2, by electric arc melting under argon protection, to understand the effects of nickel (Ni) variation on the microstructure, and on the hardness and corrosion resistance. The composition of the alloys were defined based on the calculation of the empirical parameters that defined the HEAs and in computer simulations with the thermo-calc software, which it allowed predicting the equilibrium phase in the alloys depending on the temperature and the variation in the composition. The HEAs were characterized in three conditions: in the as-cast condition, after remelting and after heating treatment at 1125 °C during 5h. The HEAs microstructures were characterized by x-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometer (SEM-EDS). The three alloys have a much-differentiated microstructures; the equimolar alloy has a dendritic microstructure with fine precipitates, while the interdendritic region has a tissue-like structure with thicker precipitates. The AlCoCrFeNi1.5 alloy has a structure in the form of needles of the Widmanstätten type that grows from the grain boundaries to the center indicating the growth of the CFC phase, while the AlCoCrFeNi2 alloy has a microstructure of the eutectic type that alternates the CFC/B2 phases. With the heat treatment at 1125 °C, the microstructure of the alloys, despite of being essentially they were the same coarser and growth of grains and precipitates were observed. Differential scanning calorimetry (DSC) tests made it possible to evaluate the transition temperature of the phases especially those related to the transformation from the (BCC) phase to the (CFC) phase. The hardness of the alloys were determined, indicating that the increase in the nickel (Ni) content led to a reduction in the hardness from 461 HV in the equimolar alloy to 303 HV in the AlCoCrFeNi2 alloy due to the increased in the fraction of the CFC phase with the nickel content. The remelting of the alloys were followed by casting in a refrigerated mold, which resulted in a higher cooling rate with consequent microstructural refining and increased hardness; the equimolar alloy, for example, it reached a hardness of 520 HV in this condition. With the homogenization heat treatment, the hardness values decreased, which varied from 400HV for the equimolar alloy to 270 HV for the alloy with the highest Ni content. The corrosion resistance of the alloys were evaluated by using the potentiodynamic polarization technique in a 3.5% NaCl solution. In general, the three alloys presented corrosion potentials (Ecorr) in order to -0.31V and low corrosion current densities (Icorr) with the lowest values obtained for the alloy with the highest content of Ni, AlCoCrFeNi2, 41.5 mA/cm2 in the as-cast condition and 55.7 mA/cm2 after the homogenization heat treatment. Preferential corrosion of the B2 phase was observed due to the lower Cr content in this phase.en
dc.description.abstractLigas de alta entropia (LAEs), um novo conceito em ligas metálicas, têm sido desenvolvidas com o objetivo de produzir novos materiais com propriedades únicas para aplicações avançadas. As LAE estão compostas por múltiplos elementos principais em proporções atômicas equimolares ou quase equimolares que formam soluções sólidas simples cúbica centrada no corpo (CCC), cúbica de fase centrada (CFC) ou hexagonal compacta (HC), devido às suas altas entropias de mistura. Neste trabalho, foram obtidas três ligas de alta entropia: AlCoCrFeNi, AlCoCrFeNi1,5 e AlCoCrFeNi2, por fusão a arco elétrico sob proteção de gás argônio, para entender os efeitos da variação de níquel (Ni) na microestrutura, e na dureza e resistência à corrosão. As composições das ligas foram definidas baseando-se nos cálculos dos parâmetros empíricos que definem uma LAE, e em simulações computacionais com o programa Thermo-Calc, que permitem prever as fases de equilíbrio nas ligas, em função da temperatura e da variação na composição. As LAE foram caracterizadas em três condições: após a fusão, após uma refusão e após tratamento térmico a 1125°C durante 5h. As microestruturas das LAE foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura- acoplado com espectroscopia por dispersão de energia de Raios X (MEV-EDS). As três ligas apresentam microestruturas bem diferenciadas, sendo que a liga equimolar possui uma microestrutura dendrítica com precipitados finos, enquanto a região interdendrítica possui uma estrutura semelhante a tecido com precipitados mais espessos. A liga AlCoCrFeNi1.5 possui uma estrutura na forma de agulhas do tipo Widmanstätten que cresce desde os contornos dos grãos até o centro, indicando o crescimento da fase CFC; enquanto a liga AlCoCrFeNi2 possui uma microestrutura do tipo eutético que alterna as fases CFC / B2. Com o tratamento térmico a 1125°C, as microestruturas das ligas, apesar de serem essencialmente as mesmas, são mais grosseiras e observa-se crescimento de grãos e de precipitados. Ensaios por calorimetria diferencial de varredura (DSC) permitiram avaliar as temperaturas de transição das fases, especialmente as relacionadas à transformação da fase CCC para fase CFC. A dureza das ligas foi determinada, indicando que o aumento no teor de níquel (Ni) levou a uma redução na dureza de 461 HV na liga equimolar para 303 HV na liga AlCoCrFeNi2, devido ao aumento na fração da fase CFC com o teor de níquel. A refusão das ligas se deu seguida de vazamento em molde refrigerado que resultou em maior taxa de resfriamento com consequente refino microestrutural e aumento da dureza; a liga equimolar, por exemplo, alcançou dureza de 520 HV nesta condição. Já o tratamento térmico de homogeneização diminuiu os valores de dureza, que variaram de 400HV para a liga equimolar a 270 HV para a liga com maior teor de Ni. A resistência à corrosão das ligas foi avaliada utilizando a técnica de polarização potenciodinâmica em uma solução de NaCl a 3,5%. De maneira geral, as três ligas apresentaram potenciais de corrosão (Ecorr) da ordem de -0,31V e baixas densidades de correntes de corrosão (Icorr) sendo os menores valores obtidos para a liga com maior teor de Ni, AlCoCrFeNi2, 41,5 mA/cm2 no estado como fundida e 55,7 mA/cm2 após o tratamento térmico de homogeneização. Observou-se corrosão preferencial da fase B2 devido ao menor teor de Cr nesta fase.pt
dc.description.sourceDados abertos - Sucupira - Teses e dissertações (2020)
dc.format.extent112 p.
dc.identifierhttps://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=9307176
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11600/64344
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.subjectHigh Entropy Alloysen
dc.subjectSpinodal Decompositionen
dc.subjectMicrostructureen
dc.subjectSolid Solutionen
dc.subjectCorrosionen
dc.subjectLigas De Alta Entropiapt
dc.subjectDecomposição Espinodalpt
dc.subjectMicroestruturapt
dc.subjectSolução Sólidapt
dc.subjectCorrosãopt
dc.titleEstudo do efeito do níquel na microestrutura, na dureza e na corrosão de ligas de alta entropia AlCoCrFeNiXpt
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
unifesp.campusSão José dos Campos, Instituto de Ciência e Tecnologiapt
unifesp.graduateProgramEngenharia e Ciência de Materiaispt
unifesp.knowledgeAreaCiência, Engenharia E Tecnologia De Materiaispt
unifesp.researchAreaMateriais E Processos Para Aplicações Industriaispt
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