Development of magnesium-based hybrids through high-pressure torsion

Abstract

A torção de alta pressão (HPT) é uma técnica de deformação plástica severa bem estabelecida para alcançar um substancial refino de grãos e melhorar a resistência mecânica em materiais metálicos. Além disso, o HPT também pode transformar partículas metálicas em um disco sólido maciço, podendo ou não conter outros materiais incorporados (ex.: materiais duros, materiais bioativos, outros materiais metálicos, etc.), possibilitando a criação de uma variedade de híbridos. Assim, o presente trabalho explora a fabricação de diferentes híbridos de matriz de magnésio desenvolvidos através do processamento por HPT para misturar e consolidar partículas de Mg com diversos tipos de reforço. É mostrado que esse método permite a fabricação de híbridos com efetiva integridade mecânica. Diferentes técnicas de caracterização, incluindo microscopia óptica e eletrônica, são utilizadas para analisar a evolução microestrutural dos híbridos produzidos. Foram observadas partículas de segunda fase bem dispersas ao longo de uma matriz íntegra e refinada de magnésio. Tal distribuição de fases pode ser controlada pela quantidade de rotações imposta durante o processamento. As propriedades mecânicas são avaliadas por ensaios de dureza e ensaios de tração em miniatura, mostrando que os compósitos podem apresentar melhor dureza e resistência à tração. Os resultados indicaram uma boa aderência das partículas de magnésio. Também foram identificadas evidências de quebra de Hall-Petch em um híbrido da liga de Mg reforçado com alumina, e uma maior dureza foi alcançada em híbridos de Mg-Zn devido ao refino de grãos, fragmentação de fases, segregação de elementos de liga ao longo dos contornos de grãos e precipitação de intermetálicos. Os híbridos de Mg produzidos por HPT têm diferentes aplicações potenciais, incluindo o desenvolvimento de implantes bioativos e biodegradáveis.