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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-04022020-144127
Document
Author
Full name
Renan Freire de Carvalho Lopes Rocha
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Oliveira, Marcelo Falcão de (President)
Coury, Francisco Gil
Marcomini, José Benedito
Title in Portuguese
Efeito da micro-adição de Y na liga Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105)
Keywords in Portuguese
Microligante
Oxigênio
Vidros metálicos
Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105)
Abstract in Portuguese
A microestrutura amorfa obtida em ligas metálicas resfriadas rapidamente garante propriedades interessantes se comparadas às ligas convencionais cristalinas. Ligas amorfas baseadas em zircônio são muito sensíveis às contaminações por oxigênio, impedindo sua vitrificação. Este trabalho estudou o efeito do ítrio como elemento micro ligante. O ítrio foi adicionado em teores estequiométrico em relação aos níveis de oxigênio presentes na liga Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105). As amostras foram produzidas por fusão a arco sob atmosfera controlada de argônio, em molde de cobre resfriado à água e dimensões de 5 e 6 mm de diâmetro. Os teores de oxigênio foram estabelecidos em 600, 800, 1300, 2000 e 3000 ppm, em peso. A tendência de formação vítrea (TFV) foi comparada entre amostras com e sem adição de ítrio como micro ligante. Os teores de oxigênio foram monitorados pelo método de fusão em gás inerte. A fração de fase amorfa foi quantificada por análise de imagens de microscopia óptica. Difração de raios-X foi utilizada para identificação de fases cristalinas e verificação de fase amorfa. Microscopia eletrônica de varredura, com espectroscopia por dispersão de energia, possibilitaram a observação das fases formadas e sua identificação. O ítrio se mostrou muito eficaz em aumentar a TFV da liga, mesmo tendo sido adicionado em pequenas quantidades (< 1% at.). O elemento microligante foi capaz de capturar o oxigênio da liga permitindo maior obtenção de fração de fase amorfa em todos os níveis de oxigênio. O oxigênio ligado ao ítrio forma seu óxido estável, Y2O3, e este, por sua vez, não interfere na formação do vidro. A abordagem utilizada foi muito eficaz, indicando ser uma alternativa viável para o aumento da tendência à formação de vidro em ligas baseadas em Zr, sem a necessidade de altos níveis de pureza (< 200 ppm) da matéria prima em relação ao oxigênio.
Title in English
Effect of minor Y addition in Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105) amorphous alloy
Keywords in English
Metallic glass
Micro alloying
Oxygen
Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105)
Abstract in English
Amorphous microstructure obtained in metallic alloys rapidly quenched ensure interesting properties when compared to conventional alloys. Amorphous alloys based on zirconium are very sensitive to oxygen contamination, avoiding their vitrification. This dissertation studied the effect of yttrium as micro alloying element. Yttrium was added based on stoichiometric content regarding the amount of oxygen present in Zr52,5Cu17,9Ni14,6Al10Ti5 (VIT105) alloy. The samples were produced by arc fusion under controlled argon atmosphere. Casting in a copper mold cooled by water with a diameters of 5 and 6 mm. The oxygen contents were set in 600, 800, 1300, 2000, 3000 ppm, by mass. The glass forming ability (GFA) was compered among the samples with and without the addition of yttrium as micro alloying. The contents of oxygen were monitored by inert gas fusion method. Amorphous phase fraction was quantified by image analysis with optical micrographs. X-ray diffraction was used to verify the presence of crystalline and amorphous phases. Scanning electron microscopy and energydispersive X-ray spectroscopy enabled the observation of the phases formed and their identification. Yttrium was effective in enhancing the alloy GFA, even in small content (< 1%). The micro alloying element could scavenge the oxygen present in the alloys making possible obtaining large amount of amorphous phase in all oxygen levels. Oxygen bonds with yttrium forming its stable oxide, Y2O3, this oxide doesn't interfere in the glass formation. The approach was very effective raising the GFA of Zr-based alloys, without the need of high levels of purity (< 600 ppm) in the raw materials regarding the oxygen contents.
 
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Publishing Date
2020-02-17
 
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