Investigação sobre métodos de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e comparação de sua eficácia na liga Zr55Cu30Al10Ni5
Amorphous metallic alloys are alloys that have disordered atomic structure, whose atoms occupy random positions in contrast with crystalline metals, whose structure possesses translational symmetry, meaning their atoms are arranged in a regular and periodic manner. Even though this type of material...
| Autor principal: | Sturion, Luiz Henrique Chueire |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25519 |
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riut-1-255192021-07-08T06:04:00Z Investigação sobre métodos de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e comparação de sua eficácia na liga Zr55Cu30Al10Ni5 Investigation about rejuvenation methods on amorphous metallic alloys and comparison of their efficiency on the Zr55Cu30Al10Ni5 alloy Sturion, Luiz Henrique Chueire Mendes, Marcio Andreato Batista Campos Neto, Nelson Delfino de Deo, Leonardo Pratavieira Higa, Silvia Midori Mendes, Marcio Andreato Batista Ligas (Metalurgia) Substâncias amorfas Metais - Propriedades mecânicas Alloys Amorphous substances Metals - Mechanical properties CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Amorphous metallic alloys are alloys that have disordered atomic structure, whose atoms occupy random positions in contrast with crystalline metals, whose structure possesses translational symmetry, meaning their atoms are arranged in a regular and periodic manner. Even though this type of material has interesting properties, like high values of hardness and yield strength, good resistance to abrasion and corrosion, among others, their applications in engineering are limited because of their intrinsic fragility due to their limited plasticity, caused by a highly localized deformation behavior. In this sense, the better understanding of rejuvenation techniques is highly relevant, since they are able to enhance the plasticity of these materials and, consequently, their scope of applications. From these assumptions, it is proposed as the objective of the present work the study of selected rejuvenation techniques for amorphous metallic alloys and the comparison of the results found for their application on the Zr55Cu30Al10Ni5 alloy. For that purpose, an initial introduction on the theoretical basis about amorphous metallic alloys is made and it was defined what is rejuvenation and what are the indicators of its success. That being done, it was defined, based on their relevance and up-to-dateness, five rejuvenation methods to talk about: (i) elastostatic loading, (ii) high-pressure torsion, (iii) cryogenic thermal cycling, (iv) ionic irradiation and (v) the combination of method, more specifically, elastostatic loading with cryogenic thermal cycling. The execution of these techniques and their success in rejuvenation amorphous metallic alloys were demonstrated. A comparative analysis of these methods when applied to the Zr55Cu30Al10Ni5 alloy was done, and results were then organized on a table that demonstrates the percentual variation of relaxation enthalpy (ΔHrel), Young’s modulus (E), hardness (H) and compressive strain (ε) in regard to each rejuvenation method applied to the selected alloy. It was concluded that all techniques were able to rejuvenate the selected alloy, that high-pressure torsion had the best percentual results of all mechanical techniques, that ionic irradiation had interesting results but that its a practical use is limited beyond the laboratory and that the combination of elastostatic loading with cryogenic thermal cycling is the most promising one both in terms of results and practicality. Ligas metálicas amorfas são aquelas que possuem estrutura atômica desordenada, cujos átomos ocupam posições randômicas, em contraposição aos metais cristalinos, cuja estrutura tem simetria translacional, com os átomos arranjados de maneira regular e periódica. Muito embora esta classe de materiais possua propriedades interessantes, como altos valores de dureza e tensão de escoamento, boa resistência à abrasão e corrosão dentre outras, sua aplicação em engenharia é limitada em função de sua intrínseca fragilidade, fruto de sua plasticidade limitada. Neste sentido, a compreensão acerca de técnicas de rejuvenescimento têm grande relevância, uma vez que podem aumentar a plasticidade destes materiais e, consequentemente, sua gama de aplicações. A partir destes pressupostos, propôs-se como objetivo do presente trabalho o estudo de técnicas selecionadas de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e a comparação de resultados de sua aplicação encontrados para a liga Zr55Cu30Al10Ni5. Para tal, fez-se introdução inicial sobre bases teóricas a respeito das ligas metálicas amorfas e definiu-se o que é rejuvenescimento e quais são os indicadores de seu sucesso. Isso feito, definiu-se, com base na sua relevância e atualidade, cinco métodos de rejuvenescimento para serem abordados: (i) carregamento elastostático, (ii) torção em alta pressão, (iii) ciclagem térmica criogênica, (iv) irradiação iônica e (v) combinação de métodos, mais especificamente, de carregamento elastostático com ciclagem térmica criogênica. A execução e sucesso destas técnicas em rejuvenescer ligas metálicas amorfas foram demonstrados. Realizou-se análise comparativa destes métodos quando aplicados à liga Zr55Cu30Al10Ni5, sendo os resultados organizados em tabela que demonstra a variação percentual da entalpia de relaxação (ΔHrel), módulo de Young (E), dureza (H) e deformação de fratura em compressão (ε) em relação a cada método de rejuvenescimento, constatando-se o sucesso do rejuvenescimento para esta liga. Conclui-se que todas as técnicas conseguiram rejuvenescer a liga escolhida, que a técnica de torção em alta pressão teve a melhor relação percentual para as técnicas mecânicas, que a irradiação iônica teve resultados interessantes, mas que sua aplicação é difícil além da escala laboratorial e que a combinação de técnicas de carregamento elastostático e ciclagem térmica criogênica é a mais promissora, tanto em termos de resultados quanto em termos práticos. 2021-07-07T21:21:06Z 2021-07-07T21:21:06Z 2021-04-30 bachelorThesis STURION, Luiz Henrique Chueire. Investigação sobre métodos de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e comparação de sua eficácia na liga Zr55Cu30Al10Ni5. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25519 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Engenharia de Materiais UTFPR |
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Ligas (Metalurgia) Substâncias amorfas Metais - Propriedades mecânicas Alloys Amorphous substances Metals - Mechanical properties CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
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Ligas (Metalurgia) Substâncias amorfas Metais - Propriedades mecânicas Alloys Amorphous substances Metals - Mechanical properties CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Sturion, Luiz Henrique Chueire Investigação sobre métodos de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e comparação de sua eficácia na liga Zr55Cu30Al10Ni5 |
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Amorphous metallic alloys are alloys that have disordered atomic structure, whose atoms occupy random positions in contrast with crystalline metals, whose structure possesses translational symmetry, meaning their atoms are arranged in a regular and periodic manner. Even though this type of material has interesting properties, like high values of hardness and yield strength, good resistance to abrasion and corrosion, among others, their applications in engineering are limited because of their intrinsic fragility due to their limited plasticity, caused by a highly localized deformation behavior. In this sense, the better understanding of rejuvenation techniques is highly relevant, since they are able to enhance the plasticity of these materials and, consequently, their scope of applications. From these assumptions, it is proposed as the objective of the present work the study of selected rejuvenation techniques for amorphous metallic alloys and the comparison of the results found for their application on the Zr55Cu30Al10Ni5 alloy. For that purpose, an initial introduction on the theoretical basis about amorphous metallic alloys is made and it was defined what is rejuvenation and what are the indicators of its success. That being done, it was defined, based on their relevance and up-to-dateness, five rejuvenation methods to talk about: (i) elastostatic loading, (ii) high-pressure torsion, (iii) cryogenic thermal cycling, (iv) ionic irradiation and (v) the combination of method, more specifically, elastostatic loading with cryogenic thermal cycling. The execution of these techniques and their success in rejuvenation amorphous metallic alloys were demonstrated. A comparative analysis of these methods when applied to the Zr55Cu30Al10Ni5 alloy was done, and results were then organized on a table that demonstrates the percentual variation of relaxation enthalpy (ΔHrel), Young’s modulus (E), hardness (H) and compressive strain (ε) in regard to each rejuvenation method applied to the selected alloy. It was concluded that all techniques were able to rejuvenate the selected alloy, that high-pressure torsion had the best percentual results of all mechanical techniques, that ionic irradiation had interesting results but that its a practical use is limited beyond the laboratory and that the combination of elastostatic loading with cryogenic thermal cycling is the most promising one both in terms of results and practicality. |
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STURION, Luiz Henrique Chueire. Investigação sobre métodos de rejuvenescimento de ligas metálicas amorfas e comparação de sua eficácia na liga Zr55Cu30Al10Ni5. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021. |
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