Estudo do efeito da adição de titânio no tamanho de grão, nas temperaturas de transformação de fase e no módulo elástico da liga Cu-14Al-4Ni com efeito memória de forma obtida por fusão a arco e solidificação rápida a vácuo

Abstract

A presente Tese de Doutorado avaliou a influência da combinação da adição de titânio, até 0,7%, com o processo de obtenção por solidificação rápida (SR) a vácuo nas temperaturas de transformação martensíticas e na microestrutura da liga Cu-14Al-4Ni com efeito memória de forma (EMF). Avaliou também, a influência de diferentes teores de titânio no comportamento nanomecânico, na superelasticidade e no Módulo Elástico. As ligas a base de cobre que exibem o EMF podem ser aplicadas para concepção de atuadores compactos e estruturas adaptativas, podendo substituir sistemas elétricos, pneumáticos ou hidráulicos. Um dos fatores que contribuem para a degradação da capacidade do EMF é o grande tamanho de grão (TG), inerente à liga e ao seu processo de obtenção, que contribui para a fragilidade excessiva e anisotropia elástica. Por esta razão, fazem-se necessários estudos que visem a aplicações de técnicas que reduzam o TG e potencialize as propriedades da liga CuAlNi. Neste contexto, a liga Cu-14Al-4Ni foi elaborada por SR em ambiente a vácuo, ao qual contribui para a formação de uma microestrutura mais refinada. Associada à essa técnica, foi adicionado o titânio – elemento refinador que reduz as taxas de difusão dos átomos constituintes, inibindo o crescimento de grão. Para a verificação da eficiência da elaboração da liga submetida à betatização e têmpera, foram realizadas técnicas de caracterização microestrutural, tais como: Microscopia Ótica Confocal e Eletrônica de Varredura, Microscopia de Força Atômica, Análise de composição química por EDS, Difratometria de Raios-X, Análise de Rugosidade por Microscopia de Força Atômica e Calorimetria Exploratória Diferencial. A fim de se caracterizar mecanicamente as ligas, foi realizado Ensaios de Nanodureza e Microdureza. O processo de obtenção da liga por SR com adição de diferentes teores de titânio provocou alterações no TG e nas temperaturas de transformação (TT) da liga. Quanto maior o teor de titânio menor o TG, redução esta da ordem de 20,7% quando comparada com a liga sem adição. Com relação às TT, a liga apresentou baixa entalpia de transformação de fase, confirmando que a ação conjunta da SR e da adição de titânio reduz a heterogeneidade microestrutural. A adição de titânio influenciou no Módulo Elástico e no comportamento superelastico da liga.