PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
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Dissertação de Mestrado 2021

Efeito da introdução de nióbio na microestrutura e na transformação martensítica de uma liga Ti-Ni-Cu com efeito memória de forma

Autor

Camila Vasconcelos Corrêa

Orientador

Área de Concentração

Materiais, Manufatura e Automação

Data de Defesa

10/09/2021

Número da Tese

77985

Resumo

Em ligas Ti-Ni-Cu, quando o conteúdo de cobre se encontra entre 5 e 15% at., observa-se a transformação martensítica em duas etapas, isto é, B2?B19?B19'. Com o aumento do teor de cobre, entretanto, a segunda transformação provavelmente não ocorre, ou ocorreria em temperaturas extremamente baixas. As características de memória de forma associadas à transformação B2?B19 em ligas Ti-Ni-Cu são muito atrativas para muitas aplicações industriais. Por outro lado, ligas Ti-Ni-Cu com teor de cobre acima de 10% at. são extremamente frágeis, dificultando sua deformação plástica e, consequentemente, comprometendo suas aplicações práticas. Ligas com alto teor de cobre, particularmente, podem exibir uma alta capacidade de amortecimento durante a transformação ou quando se encontram no estado martensítico, propriedade bastante útil para o material, especialmente, na indústria aeronáutica. Portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de novas ligas que exibam a transformação B2?B19, porém que apresentem também boa trabalhabilidade. Uma possível solução para essa questão pode ser a adição de nióbio às ligas Ti-Ni-Cu, já que o nióbio também é capaz de suprimir a transformação direta B2?B19' em ligas Ti-Ni e pode, ainda, melhorar sua trabalhabilidade a frio devido à formação de uma fase dúctil rica em nióbio (denominada ?-Nb). Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos da introdução e do teor de nióbio na microestrutura e na transformação martensítica de uma liga Ti-Ni-Cu com efeito memória de forma. Para isso, foram fabricados, em forno a arco, botões das ligas (Ti50Ni30Cu20)100-xNbx (x = 0, 10, 15% at.). A amostra sem nióbio é constituída por matriz martensítica B19, intermetálico Ti2(Ni,Cu) e titânio metálico. Com a adição de nióbio, as ligas apresentam microestrutura hipoeutética, com lamelas interdendríticas constituídas de matriz austenítica B2 e uma fase rica em nióbio (?-Nb), além de uma menor quantidade de intermetálico Ti2(Ni,Cu). Nas três amostras foi observada apenas a transformação B2?B19. O aumento do teor de nióbio levou a um aumento da fração volumétrica da fase ?-Nb, bem como a um refinamento da microestrutura. Além disso, observou-se uma redução de todas as temperaturas de transformação de fase e um aumento da histerese térmica, definida como a diferença entre as temperaturas de pico das transformações martensítica e reversa. Finalmente, a dureza Vickers da liga diminuiu com a adição de 10% at. Nb - como efeito da presença de partículas dúcteis ?-Nb e da redução da quantidade de precipitados Ti2(Ni,Cu) - mas aumentou com a introdução de 15% at. Nb, provavelmente, devido ao alto grau de refino de sua microestrutura.

Palavras-chave

Ligas nitinol Ligas de memória de forma Transformação martensítica Nióbio Engenharia de materiais