Desenvolvimento de ligas de alta entropia do sistema Ti-V-Nb-Cr-Mn para armazenamento de hidrogênio via moagem mecânica de alta energia

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: SÁ, Kaio Ariel Silva
• Orientador(a): SILVA, Gilbert
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ligas de alta entropia; Armazenamento de hidrogênio; Hidretos metálicos; Estrutura CCC; Moagem de alta energia
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4286

As Ligas de Alta Entropia (LAEs) emergem como candidatas promissoras para o armazenamento de hidrogênio em estado sólido na forma de hidretos metálicos, especialmente aquelas com estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), dada a alta densidade de sítios intersticiais, estabilidade térmica e flexibilidade composicional. Embora ligas do sistema Ti-V-Nb-Cr-Mn processadas por fusão a arco já apresentem resultados promissores na literatura, as limitações desse método, como segregação de fases, perda de material e grandes diferenças nos pontos de fusão, justificaram a avaliação da moagem de alta energia (MAE) como rota alternativa. Neste contexto, este trabalho investigou o processamento das LAEs Ti32V32Nb18Cr9Mn9 (LAE A) e Ti27,5V27,5Nb20Cr12,5Mn12,5 (LAE B). Para isso, o processamento foi conduzido em moinho planetário com rotação de 350 rpm, razão mássica esfera:pó (BPR) de 10:1, sob atmosfera de argônio, utilizando 15 g de pós elementares por jarro, com amostras coletadas em intervalos de 10 horas até o tempo final de moagem de 40 horas. Após a moagem, os pós das amostras finais foram compactados e submetidos a tratamento térmico a 450°C por 1 hora. As amostras foram então caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS), análise térmica (DSC), granulometria e um ensaio de absorção e dessorção de hidrogênio foi conduzido para avaliar as propriedades de armazenamento de hidrogênio das LAEs. Os resultados demonstram que ambas as ligas apresentaram microestruturas progressivamente mais homogêneas e partículas mais refinadas com o aumento do tempo de moagem. As análises de DRX confirmaram a presença de duas fases CCC tanto antes quanto após o tratamento térmico das amostras moídas por 40 horas, que se mostraram estáveis até 1000°C. Em relação às propriedades de hidrogenação, a LAE A demonstrou absorção máxima de 1,4 %p. de hidrogênio, superando a LAE B (0,5 %p.) e em ambas, a absorção foi quase instantânea, evidenciando rápida cinética proporciada pela MAE, que demonstrou ser uma rota promissora para o desenvolvimento de LAEs para armazenamento de hidrogênio, oferecendo vantagens como alta área superficial e cinética de absorção aprimorada.