Superligas: Materiais de Alta Performance

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

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.
2
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.
7
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.
8
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