Influência da adição de Mo2C e La2O3 nas propriedades térmicas e eletroquímicas na liga de alta entropia CrMnFeCoNi

Abstract

As ligas de alta entropia (LAE) representam uma nova abordagem no desenvolvimento de materiais metálicos avançados, caracterizando-se pela utilização de múltiplos elementos em proporções próximas ao equiatômico. Essa configuração permite a formação de soluções sólidas simples e estáveis, bem como a incorporação controlada de fases secundárias capazes de modificar significativamente suas propriedades. Dentro desse contexto, adições de óxidos de terras raras e carbetos refratários têm se destacado por promover refinamento microestrutural, estabilização de contornos de grão, aumento da dureza e melhoria da resistência térmica e química dessas ligas. Neste trabalho, a liga CrMnFeCoNi foi sintetizada por moagem mecânica por 15 h, seguida de adições controladas de carbeto de molibdênio (Mo2C, 1 e 5% em peso) e óxido de lantânio (La2O3, 0,5 e 1% em peso). Os pós foram caracterizados por DRX, DSC, PAS, análise granulométrica e MEV, enquanto os sinterizados foram avaliados por DRX, MEV-EDS e ensaios eletroquímicos de polarização. Os resultados revelaram que pequenas adições de La2O3 ( 0,5 e 1%) promoveram forte refinamento de grão e melhor homogeneização química, mantendo a microestrutura predominantemente na fase CFC. As análises térmicas mostraram que o Mo2C aumentou a difusividade, mas reduziu a condutividade térmica da liga devido à maior porosidade e formação de fases secundárias. Já pequenas adições de La2O3 elevaram a condutividade térmica em 1% de adição. Já os maiores teores de Mo2C (5%) induziram heterogeneidade, formação de fases secundárias como Cr23C6 e Fe2O3 e aumento de porosidade, evidenciando a sensibilidade da liga à saturação por carbetos. As análises eletroquímicas indicaram que as amostras com 1% de La2O3 e 5% de Mo2C exibiram maior tendência à passivação, embora por mecanismos distintos. O La2O3 gerou um comportamento de corrosão mais localizado, associado à formação de óxidos e depósitos superficiais, enquanto o Mo2C, em altas concentrações, favoreceu a formação de filmes instáveis e ataque intergranular. As análises pós-corrosão por MEV e EDS confirmaram dissolução seletiva de Mn e Cr, retenção de íons Cl⁻ e formação de produtos de corrosão ricos em oxigênio, evidenciando diferentes trajetórias de degradação para cada aditivo.

High-entropy alloys (HEAs) represent a new approach in the development of advanced metallic materials, characterized by the use of multiple elements in near-equiatomic proportions. This configuration enables the formation of simple and stable solid solutions, as well as the controlled incorporation of secondary phases capable of significantly modifying their properties. Within this context, additions of rare-earth oxides and refractory carbides have stood out for promoting microstructural refinement, grain boundary stabilization, increased hardness, and improved thermal and chemical resistance. In this work, the CrMnFeCoNi alloy was synthesized by mechanical alloying for 15 h, followed by controlled additions of molybdenum carbide (Mo2C, 1 and 5 wt%) and lanthanum oxide (La2O3, 0.5 and 1 wt%). The powders were characterized by XRD, DSC, PAS, particle size analysis, and SEM, while the sintered samples were evaluated by XRD, SEM-EDS, and electrochemical polarization tests. The results revealed that small additions of La2O3 (0.5 and 1%) promoted strong grain refinement and improved chemical homogeneity, maintaining a predominantly FCC microstructure. Thermal analyses showed that Mo2C increased the thermal diffusivity but reduced the thermal conductivity of the alloy due to higher porosity and the formation of secondary phases. In contrast, small additions of La2O3 increased thermal conductivity at the 1% addition level. Higher Mo₂C contents (5%) induced microstructural heterogeneity, the formation of secondary phases such as Cr23C6 and Fe2O3, and increased porosity, highlighting the alloy’s sensitivity to carbide saturation. Electrochemical analyses indicated that the samples with 1% La2O3 and 5% Mo2C exhibited a greater tendency toward passivation, although through distinct mechanisms. La2O3 produced a more localized corrosion behavior, associated with the formation of oxides and surface deposits, whereas Mo2C at higher concentrations favored the formation of unstable films and intergranular attack. Post-corrosion SEM and EDS analyses confirmed selective dissolution of Mn and Cr, retention of Cl⁻ ions, and the formation of oxygen-rich corrosion products, revealing different degradation pathways for each additive.