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Sep 01, 2023

Estrutura e propriedades selecionadas de Al

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 14194 (2022) Citar este artigo 1371 Acessos 3 Citações Detalhes das métricas O objetivo do estudo foi complementar os dados da liga Al65Cr20Fe15 com

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 14194 (2022) Citar este artigo

1371 Acessos

3 citações

Detalhes das métricas

O objetivo do estudo foi complementar os dados da liga Al65Cr20Fe15 com estrutura de fase binária e da liga Al71Cr24Fe5 com estrutura multifásica preparada com duas taxas de resfriamento diferentes do estado líquido. A presença da fase Al65Cr27Fe8 estruturalmente complexa foi confirmada por difração de nêutrons, microscopia eletrônica de varredura com análise de composição química e microscopia eletrônica de transmissão. Adicionalmente, a fase Al8Cr5 com estrutura γ-latão foi identificada para a liga Al71Cr24Fe5 em ambas as taxas de resfriamento a partir do estado líquido. Devido às características interessantes das ligas estruturalmente complexas, a resistência ao desgaste, as propriedades magnéticas e os produtos de corrosão foram examinados após a realização de testes eletroquímicos. Com base nas medições pino-disco, foi observado um menor coeficiente de atrito para a liga Al65Cr20Fe15 (µ ≈ 0,55) em comparação com a liga multifásica Al71Cr24Fe5 (µ ≈ 0,6). A dureza média da liga Al65Cr20Fe5 de fase binária (HV0,1 = 917 ± 30) foi maior em comparação com a liga multifásica Al71Cr24Fe5 (HV0,1 = 728 ± 34) e as ligas Al-Cr-Fe monofásicas descritas na literatura. Além disso, foi demonstrado o efeito benéfico da solidificação rápida na dureza. As ligas Al65Cr20Fe15 e Al71Cr24Fe5 apresentaram comportamento paramagnético, porém a liga Al71Cr24Fe5 solidificada rapidamente indicou um aumento nas propriedades magnéticas. As ligas estudadas foram caracterizadas pela presença de camadas passivas após ensaios eletroquímicos. Foi registrada maior quantidade de óxidos na superfície da liga Al71Cr24Fe5 devido ao efeito positivo do cromo na estabilização da camada passiva.

Ligas metálicas complexas (CMAs) são compostos cristalinos intermetálicos. Os CMAs são compostos de fases de liga estruturalmente complexas (SCAPs)1. Eles são caracterizados por grandes células unitárias que podem ser compostas por milhares de átomos. Cristais que contêm várias dezenas de átomos em suas células2, quasicristais e seus aproximantes3 são considerados estruturas do tipo SCAP. Ligas metálicas complexas apresentam propriedades físico-químicas interessantes, como alta dureza, baixo coeficiente de atrito e boa resistência à corrosão4,5. Além disso, SCAPs livres de defeitos estruturais podem ser caracterizados por um alto grau de ordem magnética . O conjunto de características únicas das ligas com estrutura estruturalmente complexa resulta de diferenças no transporte de elétrons e fônons devido às diferentes estruturas atômicas das redes cristalinas clássicas . As principais limitações para o desenvolvimento deste grupo de materiais são a fabricação de ligas monofásicas estruturalmente complexas e os recursos computacionais e teóricos para sua descrição6. Com base nas propriedades físico-químicas, ligas metálicas complexas têm aplicações potenciais como materiais termoelétricos, catalíticos e estruturais (entre outros, em peças de satélites de alta carga)3,5,6. Os CMAs podem ser aplicados em compósitos ou como materiais de revestimento devido ao reduzido coeficiente de atrito4,5,8.

As ligas Al – Cr – Fe, Al – Cu – Fe e Al – Cu – Fe – Cr foram classificadas como CMAs devido à presença de fases de liga estruturalmente complexas . A ocorrência de fases de latão γ foi frequentemente observada durante a preparação de quasicristais e seus aproximantes em Al – Cr9,10, Al – Cr – Fe2,4,8,11,12,13,14, Al – Cu15,16 e Composições químicas de Al–Cu–Cr17,1812. Dong9 afirmou que as fases de latão γ são aproximações aos quasicristais. Da mesma forma, Veys et al.19 indicaram que a fase de Al65Cr27Fe8 é um composto CMA com estrutura γ-latão que pode ser considerado como um aproximante de fases icosaédricas e decagonais quasicristalinas. Em outras publicações4,11, as ligas Al64.2Cr27.2Fe8.1 e Al66.9Cu11.6Fe11.6Cr10.6 de ligas estruturalmente complexas foram produzidas por pós de sinterização a quente na forma de rolos com diâmetro de 20 mm e depois submetidas a tratamento térmico. Com base na análise de difração de raios X, a fase Al8Cr5 foi identificada para a liga Al64.2Cr27.2Fe8.1 e a fase Al6.5Cr0.5Cu2Fe para a liga Al66.9Cu11.6Fe11.6Cr10.6. Os autores11 concluíram que a fase Al8Cr5 (γ-latão) é isoestrutural com a fase Al65Cr27Fe8.