Resistência à corrosão em meio salino e à oxidação em elevadas temperaturas de uma liga Cu-Al-Ni-Mn com efeito memória de forma, processada por conformação por spray

Descrição

Tipo

Tese de doutorado

Título alternativo

Membros da banca

Walney Silva Araujo
Marcello Rosa Dumont
Dalila Chaves Sicupira

Resumo

As ligas dos sistemas Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al e Ni-Ti pertencem a classe das ligas com efeito memória de forma (LMF). O interesse no estudo do cobre como base das LMF surge do fato destas ligas serem mais baratas que as ligas de Ni-Ti e apresentarem melhores propriedades em aplicações específicas. Neste trabalho, as propriedades eletroquímicas de uma LMF Cu 11.85Al-3.2Ni-3Mn (% em massa) processada por spray-forming foram avaliadas por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em solução aquosa de NaCl a 3,5% m/v. A liga LMF estudada foi laminada a quente e tratada termicamente a 250 °C e 550 °C anteriormente aos testes eletroquímicos. O efeito da corrosão na superfície das amostras foi analisado por Difratometria de Raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia dispersiva em energia (EDS). A análise por DRX mostrou a formação de austenita após o tratamento térmico a 550 °C. A análise de EDS identificou um enriquecimento de alumínio e manganês na superfície da liga, por serem os elementos mais ativos, cujos óxidos apresentam maior valor absoluto de energia livre de formação negativa. A impedância da liga não tratada e tratada termicamente a 550 ºC aumentou duas ordens de grandeza à medida que o tempo de imersão aumentou até 286 h devido à formação de óxidos protetores. A liga tratada termicamente a 250 ºC apresentou a menor resistência à corrosão após 286 h de imersão em solução salina. O comportamento oxidativo isotérmico em atmosfera de oxigênio da LMF também foi estudado na faixa de temperatura de 500 ºC– 900 ºC pelo método termogravimétrico (TG/DTA). A curva TGA mostrou que a liga possui características de oxidação isotérmica parabólica. A caracterização da liga oxidada foi realizada por análises de MEV, EDS e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS). A análise por XPS identificou que os produtos de oxidação presentes foram, principalmente, MnO2, MnO/Mn2O3 e Al2O3.

Abstract

The Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al, and Ni-Ti alloy systems belong to the class of shape memory alloys (SMAs). The interest in studying copper-based SMAs arises from the fact that these alloys are more cost-effective than Ni-Ti alloys and exhibit better properties for specific applications. In this work, the electrochemical properties of a Cu-11.85Al-3.2Ni-3Mn (wt.%) SMA processed by spray forming were evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in a 3.5% m/v NaCl aqueous solution. The SMA alloy studied was hot-rolled and heat-treated at 250 °C and 550 °C prior to electrochemical testing. The effect of corrosion on the sample surfaces was analyzed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive spectroscopy (EDS). XRD analysis showed the formation of austenite after heat treatment at 550 °C. EDS analysis identified an enrichment of aluminum and manganese on the alloy surface, as these are the most active elements whose oxides have a higher absolute value of negative free energy of formation. The impedance of the untreated alloy and the alloy heat-treated at 550 °C increased by two orders of magnitude as immersion time increased up to 286 hours due to the formation of protective oxides. The alloy heat-treated at 250 °C exhibited the lowest corrosion resistance after 286 hours of immersion in a saline solution. The isothermal oxidation behavior in an oxygen atmosphere of the SMA was also studied in the temperature range of 500–900 °C using the thermogravimetric method (TG/DTA). The TGA curve showed that the alloy exhibits parabolic isothermal oxidation characteristics. The characterization of the oxidized alloy was carried out using SEM, EDS, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS analysis identified that the main corrosion products present were MnO2, MnO/Mn2O3, and Al2O3.

Assunto

Engenharia mecânica, Oxidação, Corrosão, Ligas (Metalurgia), Ligas - Oxidação, Ligas com efeito de memória

Palavras-chave

Corrosão, Liga memória de forma, Cu-Al-Ni-Mn, Espectroscopia de Impedância eletroquímica, Oxidação

Citação

Endereço externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por