Determinação de grandezas cinéticas e modelagem de mobilidade atômica na região CCC do sistema ternário Al-Nb-V - Borowski, Karoline Elerbrock (2024)
Desde o início do século XXI um novo conceito de desenvolvimento de ligas metálicas tem atraído o interesse da comunidade científica. Trata-se das ligas de alta entropia, as quais são também conhecidas como ligas de elementos multiprincipais. Tendo em vista aplicações avançadas em altas temperaturas, os metais refratários vêm sendo utilizados como constituintes de tais ligas. Dessa forma, surgiram as ligas de alta entropia refratárias com a adição de alumínio em vista de diminuir suas massas específicas fator crítico na indústria aeroespacial. Componentes produzidos a partir dessas ligas tendem a atingir o equilíbrio termodinâmico quando em uso. Assim, o conjunto de informações sobre equilíbrio de fases e grandezas cinéticas é essencial para estimar sua vida útil. Nesse contexto, um dos sistemas de interesse é o ternário Al-Nb-V, mais particularmente a região de estabilidade da fase CCC, para a qual não existiam, até o início desse projeto, estudos de grandezas cinéticas envolvendo os três elementos simultaneamente. O primeiro objetivo do presente trabalho foi determinar os fluxos e os coeficientes de interdifusão na região CCC do sistema Al-Nb-V a 1100 °C e 1200 °C. O segundo objetivo foi a realização da modelagem de mobilidades atômicas para a fase CCC dos subsistemas binários Al-Nb, Al-V e Nb-V, a partir de coeficientes de difusão encontrados na literatura, e do ternário Al-Nb-V, a partir dos coeficientes de interdifusão obtidos nesse trabalho. As ligas das fases terminais dos pares de difusão foram preparadas por fusão a arco, cortadas em cupons, fixando um contra o outro por um sistema mecânico para manter um bom contato nas interfaces. Após os tratamentos térmicos, os pares de difusão foram caracterizados microestruturalmente por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de microssonda (WDS - Wavelenght Dispersive Spectroscopy). Vários pares de difusão foram obtidos nas duas temperaturas, que permitiram o cálculo dos coeficientes de interdifusão. Esses coeficientes, que se apresentaram na ordem de 10-15 a 10-16 m2/s, junto com os parâmetros de mobilidade obtidos para os binários, foram utilizados na modelagem de mobilidade atômica do ternário. Essa se apresentou confiável, com boas correlações entre caminhos e perfis de difusão experimentais e calculados a partir da descrição de mobilidade atômica. Essa descrição poderá ser útil para trabalhos relacionados ao desenvolvimento de ligas de alta entropia refratárias com a adição de alumínio.