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http://hdl.handle.net/1843/63484
Type: | Tese |
Title: | Estudo da evolução microestrutural e das propriedades mecânicas da liga de alta entropia CrMnFeCoNi submetida a processos termomecânicos |
Authors: | Caroline Nazaré Gonçalves |
First Advisor: | Eric Marchezini Mazzer |
First Referee: | Francisco Gil Coury |
Second Referee: | Guilherme Zepon |
Third Referee: | Witor Wolf |
metadata.dc.contributor.referee4: | Dagoberto Brandão Santos |
Abstract: | As ligas de alta entropia (LAEs) são uma classe inovadora de materiais que receberam significativa atenção desde que foram estudadas pela primeira vez há quase vinte anos. Elas consistem na combinação de múltiplos elementos (normalmente cinco ou mais) em concentrações quase equiatômicas, resultando em estruturas cristalinas simples, como cúbica de corpo centrado (CCC), cúbica de face centrada (CFC) e hexagonal compacta (HC). A liga equiatômica CrMnFeCoNi, a LAE mais estudada até o momento, é conhecida por sua estrutura CFC monofásica e notáveis propriedades mecânicas em temperaturas criogênicas. No entanto, a temperatura ambiente, sua resistência mecânica é inferior a muitas ligas convencionais. Para melhorar o seu desempenho mecânico, foram empregadas estratégias de processamento termomecânico, como laminação a frio seguida de recozimento. Apesar disso, processos de laminação a morno e a quente, que têm potencial similar, foram menos explorados em ligas multicomponentes. Esta tese buscou, portanto, preencher essa lacuna, investigando a evolução microestrutural e mecânica da liga CrMnFeCoNi sob esses processos de laminação, comparativamente à abordagem convencional de laminação a frio. Foram utilizadas técnicas como microscopia eletrônica de varredura e transmissão, difração de elétrons retroespalhados, difração de raios-X e análise por Síncrotron para avaliar a microestrutura e mecanismos de deformação. Os ensaios de microdureza Vickers e tração foram empregados para avaliar as propriedades mecânicas. Os resultados mostraram que cada processo resultou em diferentes heterogeneidades microestruturais e de mecanismos de endurecimento que influenciaram nas propriedades mecânicas resultantes da liga CrMnFeCoNi. Dessa forma, concluiu- se que a laminação a frio seguida de recozimento proporciona boa combinação de resistência e ductilidade atribuído à retenção de maclas mecânicas, mas requer etapas adicionais de processamento. A laminação a morno apresenta boa sinergia entre resistência e ductilidade apesar da ausência de maclas, mas possivelmente devido a formação de subestruturas lamelares. E, por sua vez, a laminação a quente resulta em uma boa resistência devido a formação de partículas de segunda fase e elevada ductilidade devido à recuperação e recristalização dinâmica. |
Abstract: | High entropy alloys (HEAs) are an innovative class of materials that have received significant attention since they were first studied nearly twenty years ago. They consist of combining multiple elements (usually five or more) in nearly equiatomic concentrations, resulting in simple crystalline structures such as body-centered cubic (BCC), face-centered cubic (FCC), and hexagonal close-packed (HCP). The equiatomic alloy CrMnFeCoNi, the most studied HEA to date, is known for Its monophase FCC structure and remarkable mechanical properties at cryogenic temperatures. However, at room temperature, its mechanical strength is lower than many conventional alloys. To improve its mechanical performance, thermomechanical processing strategies, such as cold-rolling followed by annealing, have been employed. Despite this, warm and hotrolling processes, which have similar potential, have been less explored in multicomponent alloys. Therefore, this thesis aimed to fill this knowledge gap by investigating the microstructural and mechanical evolution of the CrMnFeCoNi alloy under these rolling processes, in comparison to the conventional cold-rolling process. Techniques such as scanning and transmission electron microscopy, electron backscatter diffraction, X-ray diffraction, and synchrotron analysis were used to evaluate the microstructure and deformation mechanisms. Vickers microhardness and tensile tests were performed to assess the mechanical properties. The results showed that each process resulted in different microstructural heterogeneities and strengthening mechanisms that influenced the resulting mechanical properties of the CrMnFeCoNi alloy. It was concluded that cold-rolling followed by annealing provides a good combination of strength and ductility attributed to the retention of mechanical twins but requires additional processing steps. Warm-rolling exhibits a good synergy between strength and ductility despite the absence of twins, possibly due to the formation of lamellar substructures. In turn, hot-rolling results in good strength due to the formation of secondphase particles and high ductility due to dynamic recovery and recrystallization. |
Subject: | Engenharia metalúrgica Metalurgia física Ligas de aço Entropia Propriedades mecânicas Metais - Deformação Microestrutura |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/63484 |
Issue Date: | 19-Oct-2023 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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