Study of Ti-V-Cr-Nb High-Entropy Alloy System: Microstructure, Structure, Corrosion Behavior and Hydrogen Storage Properties

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Yao, Jie-Yi [UNIFESP]
• Orientador(a): Cardoso, Kátia Regina [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300001xdcq
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Ligas CCC; liga à base de V-Ti-Cr; capacidade de armazenamento de hidrogênio; resistência à corrosão; ligas de alta entropia
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/68966

Neste estudo, novas ligas de alta entropia (LAEs) do sistema Ti(30–x)VCrNb(x) (x=0, 5, 10, 15 e 20 at.%) foram projetadas, sintetizadas e caracterizadas. As características estruturais e microestruturais foram investigadas por DRX, MEV e EDX. O comportamento corrosivo foi avaliado em solução de cloreto de sódio (NaCl) a 3,5% em peso, pH 5 a 25°C por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). As propriedades de armazenamento de hidrogênio foram avaliadas utilizando um equipamento tipo Sieverts. As LAEs investigadas são monofásicas, formadas por uma solução sólida com estrutura CCC e morfologias dendríticas. As curvas de polarização mostraram que a liga Ti10V35Cr35Nb20 exibiu a melhor resistência à corrosão com a menor densidade de corrente de corrosão (2,24 µA/cm2) e taxa de corrosão (1,15 × 10–2 mm/ano). A interpretação de um circuito elétrico equivalente (CEE) sugeriu a formação de um filme de óxido passivo estável nas ligas, conforme indicado pelo bom comportamento capacitivo e altos valores de impedância (>104 Ω cm2) em baixas frequências e ângulos de fase próximos a −80°. A liga livre de Nb, Ti30V35Cr35, obteve a capacidade máxima de hidrogênio de 3,62% em peso (~ 1,9 H/M) e a liga contendo Nb, Ti25V35Cr35Nb5, apresentou capacidade de armazenagem de 2,91% em peso (~ 1,6 H/M) , ambas a 20 bar de H2 à temperatura ambiente. Além disso, a adição de teor de Nb de até 10 at.% resultou na manutenção da capacidade de armazenagem em maior número de ciclos. Este estudo demonstrou que um teor apropriado de Nb pode estabilizar a fase CCC e aumentar significativamente a resistência à corrosão e a capacidade de armazenamento de hidrogênio das LAEs.