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SUPERLIGAS

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SUPERLIGAS
NOME
RA
ANDRÉ ALANZILLO
002200800380
EDUARDO DA SILVA PINHEIRO
002200700069
FERNANDO H. R. OLIVEIRA
002200500718
FRANCISCO ALVES DE OLIVEIRA
002200600091
HISTÓRIA
No início do século XX era conhecida toda a teoria mecânica necessária para projetar turbinas de aviões a jato, porém naquela época ainda não se conhecia materiais que pudessem preencher todos os requisitos de resistência à corrosão e ao amolecimento causado por condições muito agressivas em altas temperaturas associadas a esse tipo de aplicação.
1
HISTÓRIA
O desenvolvimento das chamadas superligas, de níquel, de cobalto e de ferro começou nos Estados Unidos nos anos 1930, porém ao longo dos anos as superligas de níquel tornaram-se as mais utilizadas. 
Além das turbinas de jatos, as superligas encontram aplicações variadas em altas temperaturas, como em motores de foguetes e veículos espaciais em geral, reatores nucleares, submarinos, usinas termoelétricas, equipamento petroquímico, por exemplo. 
A principal aplicação dessas ligas continua sendo seu uso em turbinas de jatos de aviação.
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CARACTERÍSTICAS
A temperatura de fusão dos elementos puros é: Ni, 1453ºC; Co, 1495ºC; Fe, 1537ºC. 
Temperaturas iniciais de fusão e intervalos de fusão das superligas é uma função da composição e tratamento prévio. 
Geralmente, temperaturas iniciais de fusão são maiores para bases de Co do que para Ni ou Fe-Ni. Superligas de Base Ni podem mostrar temperaturas de fusão menores do que 1205ºC. 
3
CARACTERÍSTICAS
Tanto Fe quanto Co sofrem transformações alotrópicas.
 Fe se transforma de estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) em temperaturas baixas (alpha) transformando-se em cúbica de face centrada (CFC) para altas temperaturas (gamma);
 Co se transforma de estrutura hexagonal em baixas temperaturas para cúbica de face centrada em altas temperaturas; 
O níquel tem estrutura cúbica de face centrada (CFC) em qualquer temperatura. 
As formas CFC para Fe e Co nas superligas geralmente são estabilizados por elementos de liga. 
4
CARACTERÍSTICAS
As superligas austeníticas de face centrada têm uma maior solubilidade para alguns elementos de liga adicionais, excelente ductilidade, e características favoráveis para precipitação de uma única fase mais dura (Superligas Fe-Ni e Ni).
Normalmente as superligas têm um módulo de elasticidade próximo a 207 GPa, embora o módulo de algumas ligas policristalinas específicas possam variar de 172 a 310 GPa em temperatura ambiente dependendo do processo de liga. 
Processos que conseguem direcionar o tipo de grão ou orientação do cristal resultam em módulos por volta de 124 a 310 GPa, dependendo da relação do grão ou orientação do cristal.
5
CARACTERÍSTICAS
As propriedades físicas, condutividade térmica e expansão do material por temperatura tendem a ser menores (considerando outros metais). Essas propriedades são influenciadas pela natureza do metal base (elementos de transição) e a adição de metais refratários.
As superligas são relativamente dúcteis, embora a ductilidade das superligas base Co geralmente é menor do que as de Fe-Ni e Ni. Superligas com base Fe-Ni e Ni são facilmente extrudadas, forjadas ou laminadas, a maior soma de elementos de liga são geralmente encontradas apenas em casos de fundição. 
6
CARACTERÍSTICAS
Deformação a quente é o processo preferido, deformação a frio geralmente acontece em uma quantidade restrita de processos (chapas). 
Laminação a frio pode ser usada para se ganhar tempo e aumentar as propriedades de dureza para aplicações a temperaturas menores que 538ºC.
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ESTRUTURA
A tabela abaixo nos mostra os elementos de liga e seus efeitos nas superligas.
Elemento
BaseFe-NieNi
Base Co
Efeito
Cr.......................
5 – 25
19 – 30
Resistência a oxidação e corrosão a quente, carbonetos, maior dureza
Mo, W................
0 – 12
0 – 11
Carbonetos, maior dureza
Al ........................
0 – 6
0 – 4,5
Endurecimento por precipitação, resistência a oxidação
Ti.......................
0 – 6
0 – 4
Endurecimento por precipitação, Carbonetos
Co......................
0 – 20
__
Afeta quantidade do precipitado
Ni.......................
__
0 – 22
Estabiliza austenita, endurece fase precipitada
Cb......................
0 – 5
0 – 4
Carbonetos, maior dureza, endurecimento por precipitação (Ni-,Fe-Ni)
Ta.......................
0 – 12
0 – 9
Carbonetos, maior dureza, resistência a oxidação.
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DIAGRAMA DE FASES
DIAGRAMA DE FASES Co-Cr
MICROESTRUTURA
LIGA COM BASE Co FUNDIDO (250x) 
CARBONETOS
DIAGRAMA DE FASES
DIAGRAMA DE FASES Ni-Cr
MICROESTRUTURA
LIGA COM BASE Ni FUNDIDO (100x) 
MICROESTRUTURA
LIGA COM BASE Ni FORJADO (ESQUERDA 3300X) E FUNDIDO (DIREITA 5000X)
DIAGRAMA DE FASES
DIAGRAMA DE FASES Fe-Ni
MICROESTRUTURA
LIGA COM BASE Fe-Ni FORJADOS (ESQUERDA 17.000X; DIREITO 3300X)
DIAGRAMA DE FASES
DIAGRAMA DE FASES Co-Ta
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
 
SUPERALLOYS II – CHESTER T. SIMS (1998)
THE SUPERALLOYS: FUNDAMENTAL AND APLICATIONS – ROGER C. REED (2002)
THE MICROSTRUCTURE OF SUPERALLOYS – MADELEINE DURAND (2007)
OBRIGADO