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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36353| Title: | Ligas com memória de forma Ti50Ni50-XNbx (x= 0 a 25%at): obtenção por fusão a arco e reprocessamento por centrifugação em molde cerâmico. |
| Other Titles: | Shape memory alloys Ti50Ni50-XNbx (x= 0 to 25%at): obtaining by arc melting and reprocessing by centrifugation in ceramic mold. Aleaciones con memoria de forma Ti50Ni50-XNbx (x= 0 a 25%at): obtención por fusión por arco y reprocesamiento por centrifugación en molde cerámico. |
| ???metadata.dc.creator???: | MEDEIROS, Melânea Almeida Ramalho. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor1???: | ARAUJO, Carlos José de. |
| ???metadata.dc.contributor.referee1???: | CASTRO, Walman Benicio de. |
| ???metadata.dc.contributor.referee2???: | SANTANA, Renato Alexandre Costa de. |
| ???metadata.dc.contributor.referee3???: | MENEZES, Romualdo Rodrigues. |
| ???metadata.dc.contributor.referee4???: | GOMES, Rodinei Medeiros. |
| Keywords: | Ligas TiNiNb;Ligas com memória de forma;Fusão a arco plasma;Fundição de precisão;TiNiNb alloys;Shape memory alloys;Plasma arc fusion;Precision casting;Aleaciones de TiNiNb;Aleaciones con memoria de forma;Fusión por arco de plasma;Fundición de precisión |
| Issue Date: | 18-Nov-2021 |
| Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
| Citation: | MEDEIROS, Melânea Almeida Ramalho.Ligas com memória de forma Ti50Ni50-XNbx (x= 0 a 25%at): obtenção por fusão a arco e reprocessamento por centrifugação em molde cerâmico. 2021. 114 fl. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Programa de Pós- Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2021. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36353 |
| ???metadata.dc.description.resumo???: | As ligas com memória de forma (LMF) ternárias baseadas no sistema NiTi com adição de Nb têm chamado a atenção de diversas áreas da engenharia, devido a possibilidade de melhorias em uma série de propriedades mecânicas e funcionais. Assim, este trabalho tem como objetivo geral avaliar a influência do teor de Nb, na transformação de fase, na microestrutura e fases formadas na liga ternária TiNiNb em comparação com a liga binária equiatômica Ni50Ti50 (%at). Foram obtidas seis composições distintas para a LMF TiNiNb por fusão a arco de plasma sob atmosfera de argônio, com adição de 5, 10, 15, 20 e 25%at de Nb em substituição ao Ni no sistema Ti50Ni50-xNbx. Em seguida, as composições com 0, 10 e 15%at de Nb foram selecionadas em função da quantidade de Nb para verificação da sua fundibilidade por meio da fabricação de telas por fundição de precisão via centrifugação. Para as ligas obtidas por fusão a arco, os resultados mostram, por meio de ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), que apenas após um tratamento térmico de homogeneização a 900°C por 1 h, todas as composições estudadas apresentam uma transformação de fase em uma única etapa durante o resfriamento e aquecimento, com as entalpias de transformação diminuindo de forma quase linear com o aumento do teor de Nb. Por outro lado, a adição de Nb tem um efeito limitado sobre as temperaturas de transformação de fase, com a temperatura de início de formação da martensita (Ms) permanecendo praticamente constante (~38°C). Foi observado que a microestrutura das ligas é constituída por matriz NiTi (B2 e B19`) e algumas fases secundárias (Ni4Ti3 e Ni3Ti) para a liga binária e fases a base de Nb (ȕNb, NiTi2, Nb2Ni e NbTi) para as ligas ternárias. A microscopia eletrônica de varredura revelou microestruturas com a presença de dendritas com grande quantidade de ȕNb que evoluíram de tamanho com o aumento do conteúdo de Nb. A adição de Nb e consequentes alterações na microestrutura contribuíram para a diminuição da dureza média, passando de 527 HV na liga equiatômica NiTi para valores entre 259 e 396 HV nas ligas TiNiNb. O teor de Nb, no entanto, teve um efeito mais limitado sobre o comportamento do módulo de elasticidade, que foi maior na liga Ti50Ni30Nb20 (66 GPa) e menor na liga Ti50Ni45Nb5 (52 GPa), com uma variação geral inferior a 20%. De uma forma geral, foi confirmada a boa capacidade de reprocessamento por fundição de precisão das LMF TiNiNb, possibilitando a fabricação de telas finas. Estas telas apresentaram maiores níveis de dureza e de módulo de elasticidade em relação as ligas de base obtidas por fusão a arco. |
| Abstract: | NiTi shape memory alloys (SMA) with the addition of Nb have attracted attention for several areas of engineering, due to improvements in a series of mechanical and functional properties. Thus, this work has as general objective to evaluate the influence of Nb content on the microstructure, phase transformation and mechanical behavior of the ternary TiNiNb alloys compared to the equiatomic binary Ni50Ti50 (%at) alloy. Six TiNiNb compositions were obtained by plasma arc melting under argon atmosphere, with Nb contents of 5, 10, 15, 20 and 25%at Nb in the Ti50Ni50-xNbx system. Compositions with 0, 10 and 15%at of Nb were selected according to the amount of Nb to verify the possibility of manufacture of screens by a centrifugal investment casting process. For alloys obtained by arc melting the results show, by means of differential scanning calorimetry (DSC) tests, that after a heat treatment of homogenization at 900°C for 1h, all studied compositions present a single-step phase transformation during cooling and heating, with the transformation enthalpies decreasing almost linearly with the increase in the Nb content. On the other hand, Nb addition has a limited effect over phase transformation temperatures, with the martensite start temperature (Ms) remaining practically constant (~38°C). The microstructure of the alloys is constituted by NiTi matrix (Bβ and B19’) and some secondary phases (Ni4Ti3 and Ni3Ti) for the binary alloy and Nb-based phases (ȕNb, NiTi2, Nb2Ni and NbTi) for the ternary alloys. Scanning electron microscopy (SEM) revealed microstructures with the presence of dendrites with a large amount of ȕNb that evolved in size with increasing Nb content. The Nb addition and consequent microstructure changes contributed to the decrease in the average hardness, from 527 HV in NiTi to values between 259 and 396 HV in TiNiNb alloys. The Nb content, however, had a more limited effect over the behavior modulus of elasticity, which was highest in the Ti50Ni30Nb20 alloy (66 GPa) and lowest in the Ti50Ni45Nb5 alloy (52 GPa), with an overall variation of less than 20%. In general, the good castability by investment casting of the TiNiNb SMA was confirmed in the manufacture of thin screens. These screens showed higher levels of hardness and modulus of elasticity compared to the base alloys obtained by arc melting. |
| ???metadata.dc.description.resumen???: | Aleaciones ternarias con memoria de forma (LMF) basadas en el sistema NiTi con adición de Nb han atraído la atención de varias áreas de la ingeniería, debido a Posibilidad de mejoras en una serie de propiedades mecánicas y funcionales. Así, este trabajo tiene el objetivo general de evaluar la influencia del contenido de Nb en transformación de fase, en la microestructura y fases formadas en la aleación ternaria TiNiNb en comparación con la aleación binaria equiatómica Ni50Ti50 (%at). Se obtuvieron seis Diferentes composiciones para LMF TiNiNb mediante fusión por arco de plasma bajo atmósfera. de argón, con adición de 5, 10, 15, 20 y 25% at de Nb reemplazando al Ni en la Sistema Ti50Ni50-xNbx. Luego, se procedió a realizar las composiciones con 0, 10 y 15% de Nb. Seleccionado en función de la cantidad de Nb para comprobar su moldeabilidad. mediante la fabricación de cribas por fundición de precisión mediante centrifugación. Para las aleaciones obtenidas por fusión por arco, los resultados muestran, a través de calorimetría diferencial de barrido (DSC), que sólo después de un tratamiento térmico de homogeneización a 900°C durante 1 h, todas las composiciones estudiadas presentan una transformación de fase de un solo paso durante el enfriamiento y calentamiento, con las entalpías de transformación disminuyendo casi linealmente con un contenido creciente de Nb. Por otro lado, la adición de Nb tiene un efecto limitado. sobre las temperaturas de transformación de fase, siendo la temperatura inicial La formación de martensita (Ms) permanece prácticamente constante (~38°C). Él era observó que la microestructura de las aleaciones consta de una matriz de NiTi (B2 y B19`) y algunas fases secundarias (Ni4Ti3 y Ni3Ti) para aleaciones binarias y fases basadas en Nb (ȕNb, NiTi2, Nb2Ni y NbTi) para aleaciones ternarias. microscopía electrónica de el escaneo reveló microestructuras con presencia de dendritas con grandes cantidad de ȕNb que evolucionó en tamaño al aumentar el contenido de Nb. A La adición de Nb y los consiguientes cambios en la microestructura contribuyeron a la disminución de la dureza promedio, pasando de 527 HV en la aleación equiatómica NiTi a valores entre 259 y 396 HV en aleaciones TiNiNb. El contenido de Nb, sin embargo, tuvo un efecto más limitado en el comportamiento del módulo elástico, que fue mayor en la aleación Ti50Ni30Nb20 (66 GPa) y aleación inferior Ti50Ni45Nb5 (52 GPa), con una variación general. menos de 20%. En general, la buena capacidad de reprocesamiento mediante fundición de precisión de LMF TiNiNb, lo que permite fabricación de mallas finas. Estas pantallas presentaron mayores niveles de dureza y Módulo de elasticidad en relación con las aleaciones base obtenidas por fusión por arco. |
| Keywords: | Ligas TiNiNb Ligas com memória de forma Fusão a arco plasma Fundição de precisão TiNiNb alloys Shape memory alloys Plasma arc fusion Precision casting Aleaciones de TiNiNb Aleaciones con memoria de forma Fusión por arco de plasma Fundición de precisión |
| ???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia de Materiais |
| URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36353 |
| Appears in Collections: | Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais. |
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