Síntese e Caracterização da Liga de Alta Entropia CrMnFeCoNi Obtida Através de Moagem Mecânica de Alta Energia

Abstract

Ligas de alta entropia são uma classe de materiais metálicos que tiveram seus estudos impulsionados no início dos anos 2000, onde apresentaram propriedades interessantes quando comparadas às ligas metálicas mais comuns. Essas ligas são compostas por multielementos em concentrações variando entre 5-35% com a presença de no mínimo 5 elementos diferentes. O presente trabalho de conclusão de curso buscou sintetizar uma liga de alta entropia composta por Cromo, Manganês, Ferro, Cobalto e Níquel em proporções equiatômicas, através de moagem mecânica de alta energia (Mechanical Alloying) e caracterizar suas propriedades físicas e químicas. A liga foi submetida a ensaios de difratometria de raio X (DRX) para avaliar a evolução estrutural, onde constatou-se que após 5 horas de moagem o material apresenta uma estrutura cristalina do tipo cúbica de face centrada. Após 10 horas de moagem o material permaneceu com a mesma estrutura cristalina, porém com uma maior concentração de defeitos em sua estrutura evidenciando a alta estabilidade estrutural para a liga de alta entropia. Foram realizados ensaios de espectroscopia de absorção fotoacústica (Photoacoustic Absorption Spectroscopy - PAS) para calcular a difusividade térmica do material, os resultados apresentaram uma tendência de redução de difusividade térmica com o aumento do tempo de moagem. Ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC) foram realizados no material em diferentes tempos de moagem. Verificou-se que, no intervalo de temperatura do ensaio (40-530ºC) nenhum evento exotérmico ou endotérmico intenso ocorreu, evidenciando a estabilidade térmica do material.

High entropy alloys are a class of metallic materials that had their studies boosted in the early 2000s, where they presented interesting properties when compared to the most common metal alloys. These alloys are composed of multi-elements in concentrations ranging from 5-35% with the presence of at least 5 different elements. This diploma thesis sought to synthesize a high entropy alloy composed of Chromium, Manganese, Iron, Cobalt and Nickel in equiatomic proportions, through high energy mechanical milling (Mechanical Alloying) and to characterize its physical and chemical properties. The alloy was subjected to X-ray diffraction (XRD) tests to evaluate the structural evolution, where it was found that after 5 hours of milled the material has a face-centered cubic crystal structure. After 10 hours of milling, the material remained with the same crystalline structure, but with a higher concentration of defects in its structure, evidencing the high structural stability for the high entropy alloy. Photoacoustic Absorption Spectroscopy (PAS) tests were performed to calculate the thermal diffusivity of the material, the results showed a tendency to reduce thermal diffusivity with increasing milling time. Differential scanning calorimetry (DSC) tests were performed on the material at different milling times. It was found that, in the temperature range of the test (40-530ºC) no intense exothermic or endothermic event occurred, evidencing the thermal stability of the material.