Obtenção de Ligas Monofásicas de Alta Entropia a Base de Fe, Co e Ni e Estudo de suas Propriedades Magnéticas - Cardoso, Fábio Martins (2024)
A magnetoestricção é uma propriedade que ocorre em materiais com comportamento ferromagnético. Sob ação de campo magnético, em temperatura constante, este tipo de material pode dilatar ou contrair. A magnetoestrição grande ou pequena em materiais ferromagnéticos com propriedades magnéticas macias tem interesse em aplicações práticas. Materiais magnetoestritivos que apresentam altas magnetoestricções são de interesse para aplicação em atuadores e sensores. Já materiais que possuem baixa magnetoestricção são interessantes para uso como núcleos de motores e transformadores, em correntes alternadas. A magnetoestricção de ligas de alta entropia não é uma propriedade muito estudada em ligas de alta entropia e no presente trabalho são estudados os efeitos da adição de elementos não magnéticos na magnetização e magnetoestrição da liga equiatômica ferromagnética FeCoNi, formando assim ligas magnéticas de alta entropia. Adições de Ga+Nb e Ga+Cu à liga FeCoNi, que são novos materiais foram estudados. Além disso, adições de Cu+Al a esta liga foram revisitadas. As composições específicas das ligas do presente trabalho são FeCoNi(GaNb)x, FeCoNi(GaCu)x e FeCoNi(CuAl)x, para x = 0,20 e x = 0,35 no caso de adição de GaNb, x = 0,7 em GaCu e x = 0,8 e x = 1,6 para a adição de CuAl. As amostras foram produzidas por fusão em forno a arco seguidas ou não de laminação a quente. A microestrutura e as propriedades magnéticas foram determinadas. As ligas FeCoNi(GaNb)x apresentam fase ferromagnética FCC de estrutura desordenada A1 como fase principal e NbNi3 de estrutura D022 como segunda fase. As ligas FeCoNi(GaNb)x, para x = 0,35 e x = 0,20 apresentam respectivamente Ms = 68,4 Am2/kg e Ms =77,0 Am2/kg, Hc = 793 A/m e Hc = 1680 A/m, λTotal = -4 ppm e λTotal ≈ 6 ppm. Entretanto, a liga FeCoNi(GaNb)0,20 que foi laminada a quente e recozida por 24 horas a 1200ºC, apresenta Ms = 97,4 Am2/kg, Hc = 189 A/m e λTotal ≈ 8 ppm. A liga FeCoNi(GaCu)0,7 apresentou Ms = 114 Am2/kg, Hc = 320 A/m, λTotal = 8,5 ppm na condição laminada a quente. Por fim, a liga FeCoNi(CuAl)x exibiu duas fases, estrutura CFC A1 e estrutura CCC A2. Os grãos da fase CFC tinham nanoprecipitados de D019 em seu interior, enquanto os grãos de CCC formaram D03 em seu interior. Os resultados das propriedades magnéticas e magnetostritivas foram Ms = 78,6 Am2/kg e Ms = 91 Am2/kg, Hc = 362 A/m e Hc = 260 A/m, λTotal = - 8,7 ppm e λTotal = 5 ppm, para x = 0,8 e x = 1,6 respectivamente. Independentemente das adições de elementos não magnéticos à liga FeCoNi, as magnetostricções das ligas de alta entropia são muito pequenas, menores que 10 ppm em módulo. Foi observado que a presença de uma segunda fase pode mudar o sinal da magnetostricção da liga de alta entropia. Além disto, as ligas que contém Cu são aquelas que apresentam os maiores valores de magnetização de saturação.