Avaliação da magnetostricção de ligas de (Fe0,70Co0,30)99-xGaxV1 com Ga = 12, 14, 16

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Monteiro, Paula Cristina Petriz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Iron-cobalt alloys; Iron-cobalt-vanadium alloys; Iron-cobalt-vanadium-gallium alloys; Ligas Fe-Co; Ligas Fe-Co-V; Ligas Fe-Co-V-Ga; Magnetostricção; Magnetostriction
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97135/tde-20082025-140446/

Materiais magnetostrictivos tiveram um grande avanço na última década do século 20, como elementos ativos de atuadores e sensores nas áreas aeroespacial, militar e sistemas de controle automatizados de processos industriais. Com o objetivo de avaliar o fenômeno da magnetostricção e obter um material magnético com alta densidade de fluxo, a liga referência proposta para o estudo apresenta a composição Fe70Co30, posteriormente foi adicionado V e quantidades variáveis de Ga mantendo fixa a proporção de 70Fe:30Co. A adição de V visa proporcionar uma melhor deformabilidade à liga Fe-Co e atuar como um elemento estabilizador da fase α. Em ligas Fe-Ga ocorre um aumento significativo na magnetostricção para composições de Ga próximas a 18%. Estudos anteriores indicam que a introdução de Co e Ga causam a formação de nanoinclusões proporcionando um aumento na magnetostricção do Fe. Para este trabalho foi introduzido 1% de V à liga Fe70Co30 assim como foi adicionado simultaneamente V e quantidades variáveis de 12, 14 e 16 % de Ga e avaliada a microestrutura e o comportamento magnético. As designações para as 5 ligas em estudo são: FeCo (Fe70Co30), FeCoV (Fe69,5Co29,5V1), FeCoVGa12 (Fe60,9Co26,1V1Ga12), FeCoVGa14 (Fe59,5Co25,5V1Ga14) e FeCoVGa16 (Fe58,1Co24,9V1Ga16). Avaliações das ligas FeCo e FeCoV por Microscopia Eletrônica de Varredura mostraram que essas ligas possuem uma matriz monofásica-fase α, sem fase secundária aparente. A análise da microestrutura mostrou que a adição de V na liga FeCo, estabilizou a fase α (A2), enquanto a adição de Ga levou à precipitação de nanopartículas da fase σ-FeV e ao crescimento anormal de grãos nas ligas FeCoVGa14 e FeCoVGa16. Essas alterações estruturais influenciaram significativamente o comportamento magnético, especialmente na magnetostricção. No que concerne às ligas FeCoVGa14 e FeCoVGa16, foram identificados precipitados com estequiometria similar à fase β (estrutura L21) do ternário FeCoGa. Estes precipitados das ligas que contém Ga, apresentam uma baixa fração volumétrica pois não foram detectados por Difração de Raios X. A dureza da liga FeCo foi aumentada com a adição de V e Ga. Os valores de temperatura de Curie TC foram obtidos por análise térmica diferencial e medidas de magnetização em função da temperatura. Tanto a adição de V, como as adições de Ga (12, 14 e 16) à liga FeCoV causaram decréscimos sucessivos em TC. Observou-se decréscimos sucessivos na magnetização de saturação com a introdução dos elementos V e Ga. O campo coercivo também reduziu comparativamente às ligas binária e ternária devido à adição de Ga. Além disso, os estudos de magnetização em função da temperatura confirmaram que a fase β (L21) possui propriedades magnéticas similares à fase α (B2), corroborando os resultados do diagrama de fases. As ligas contendo Ga apresentaram uma magnetostricção reduzida, atribuída à ausência de contribuição da fase α (A2), que é paramagnética. Além disso, observou-se que a anisotropia nas ligas FeCoVGa14 e FeCoVGa16 inviabilizou o cálculo da magnetostricção de saturação. Os dados obtidos destacam a influência combinada do V e do Ga na microestrutura e nas propriedades magnéticas do FeCo, contribuindo para o avanço no entendimento de materiais magnetostrictivos para aplicações tecnológicas.