63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

ESTRUTURA E PROPRIEDADES DAS LIGAS DE Ti-Mo TEMPERADAS E DEFORMADAS

Márcia Almeida Silva 1 Anatoliy Nikolaevich Matlakhov 1 Eduardo Atem de Carvalho 1 Herval Ramos Paes Junior 1 Lioudmila Aleksandrovna Matlakhova 2

1. Lab. de Materiais Avançados, Universidade Estadual do Norte Fluminense - UENF 2. Profa. Ph.D./Orientadora - Lab. de Materiais Avançados, UENFProfa. Ph.D./Orientadora - Lab. de Materiais Avançados, UENF

INTRODUÇÃO:

As ligas de titânio (Ti) contendo elementos β-estabilizadores isomórficos, como nióbio (Nb), tântalo (Ta) e molibdênio (Mo), entre outros, podem revelar efeitos não elásticos (ENE), como o efeito de memória de forma (EMF), alta capacidade de amortecimento e superelasticidade (SE), sendo todos estes efeitos correlacionados com as transformações martensíticas reversíveis. Entretanto, estas ligas ainda estão em fase de pesquisa e desenvolvimento, o que justifica a importância deste trabalho, visando a possível aplicação destas ligas em várias áreas, incluindo indústria química, eletrônica, medicina e equipamentos especiais. Além das características já citadas, estas ligas possuem uma elevada resistência a corrosão, o que torna o seu uso atrativo para o setor off-shore e em vários equipamentos submersos. Isto ressalta a relevância do presente trabalho, já que a Região Norte Fluminense possui uma das maiores bacias petrolíferas do Brasil. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é o estudo da estrutura, propriedades e das mudanças estruturais sofridas devido à deformação de ligas de titânio contendo o molibdênio como elemento β-estabilizador, cujo teor varia entre 6-15% (% peso).

METODOLOGIA:

Neste trabalho foram utilizadas ligas de Ti-Mo (6, 8, 10 e 15%Mo), fabricadas no Instituto de Metalurgia e de Materiais (IMET), em Moscou. As ligas foram fabricadas pela técnica de cinco fusões em forno elétrico a arco, homogeneizadas em ampolas de quartzo evacuadas a 1200ºC, forjadas a quente em atmosfera protetora, recozidas, temperadas e laminadas a frio com redução de 20-30%. Na etapa final de preparação, foram recozidas à 800ºC em ampolas de quartzo evacuadas, por um tempo de cerca de 8 horas e, em seguida, foram temperadas com resfriamento em água fria. A análise estrutural e química das ligas foi realizada utilizando o difratômetro SHIMADZU XRD-7000 e o microscópio eletrônico de varredura SHIMADZU SSX-550. A resistividade elétrica foi medida através do método das quatro pontas, utilizando a fonte de tensão Tectronix PS2520G, o multímetro Agilent 3458A e a ponteira Cascade C4S. Aplicando-se uma carga de 35g, foi medida a microdureza média das ligas, utilizando o microdurômetro modelo MHP-100 acoplado ao microscópico Jenavert. A fim de verificar o comportamento mecânico durante a deformação e descarga, foram realizadas deformações por compressão com redução de até 10%, utilizando a INSTRON-5582, com uma velocidade de deformação e retorno de 0,2mm/min.

RESULTADOS:

Determinou-se que a estrutura das ligas investigadas é composta pelas fases: α(HC) estável, β(CCC), martensitas α’ e α”, com trações de fase ω. Nas ligas com 10 e 15%Mo, a fase β é a majoritária. A fase α foi revelada em forma de segregações, próximas aos contornos de grão da fase β, e as martensitas pela sua morfologia. Notou-se um aumento da resitividade elétrica com o aumento do teor de Mo, de 1,3x0-6Ω.m (6%Mo) para 1,6x0-6Ω.m (15%Mo). Com acréscimo de Mo, a microdureza das ligas tambem aumenta, de 159,9kgf/mm² (6%Mo) para 238,8kgf/mm² (15%Mo). A adição do Mo ao Ti eleva os valores de resistividade elétrica e microdureza, devido à formação de solução sólida. Além disso, um aumento adicional da resistividade está correlacionado com a estabilidade das fases β metaestável e ω. Durante a compressão das ligas, revelou-se que as ligas com 8% e 10 %Mo possuem menores módulos de elasticidade (100MPa e 83MPa), comparando com outras ligas (de 111 a 125 MPa) e menor deformação residual (até 2,8 e 3,2%). Este comportamento pode indicar uma menor estabilidade das fases presentes nestas ligas a possível transformação fásica, pelo mecanismo martensítico sob tensão, com retorno a estrutura inicial, na descarga. As ligas com estrutura mais estável acumuraram até 4,6% (6%Mo) e 5,5 % (15%Mo).

CONCLUSÃO:

A liga temperada Ti-6%Mo apresentou sua estrutura composta por fases metaestáveis, como a fase β, martensitas α’ e α” e fase ω, além da fase α estável. Com aumento do teor de molibdênio de 6 a 15%, a participação da fase β metaestável aumenta e, na liga com 15%Mo, esta fase revela-se como a majoritária, com traços das fases α”/α’ e pouca participação das fases α e ω, o que revela a sua capacidade b-estabilizadora. A presença da fase α nas ligas foi atribuída ao recozimento e à têmpera realizados a partir da temperatura de 800ºC, ou seja, a partir do campo α+ β do diagrama de fases Ti-Mo. Foi determinado que o aumento do teor de Mo, de 6 a 15%, e a conseqüente estabilização das fases β e ω causam um aumento na resistividade elétrica e na microdureza das ligas. Nas ligas com 8, 10 e 15%Mo foi determinada a presença de segregações nos contornos de grão da fase β e nas regiões próximas aos contornos, identificadas como precipitados da fase α. As ligas com 8 e 10%Mo podem revelar os ENE, por possuírem sua estrutura composta por fases metaestáveis que podem sofrer transformação martensítica sob tensão e sua restauração com descarga. Ao contrário, as ligas com 6 e 15%Mo não são propícias a revelar os ENE, devido à sua estabilidade estrutural.

Palavras-chave: Ligas de Ti-Mo, Análise Estrutural, Compressão.