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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2011.tde-14122011-142544
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Pratavieira Deo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2011
Orientador
Banca examinadora
Oliveira, Marcelo Falcão de (Presidente)
Afonso, Conrado Ramos Moreira
Ferreira, Eduardo Bellini
Título em português
Verificação da precisão de um critério para a seleção de composições formadoras de vidro em ligas metálicas do ternário Zr-Ni-Cu
Palavras-chave em português
Estruturas vítreas
Instabilidade topológica
Metalurgia física
Sistema Zr-Ni-Cu
Resumo em português
No presente trabalho verificou-se a precisão de um critério que prevê composições de ligas vítreas aplicado ao sistema Zr-Ni-Cu. Este critério combina o parâmetro de instabilidade topológica ('lâmbda'), e o parâmetro termodinâmico ('delta' h) entre os elementos de liga. Os dois parâmetros correlacionam quantitativamente à composição química a tendência à formação de vidros metálicos. Este critério é uma ferramenta promissora e simples para guiar e reduzir o trabalho tedioso e intensivo de encontrar composições altas tendências a vitrificação em sistemas metálicos. Para comprovar a eficiência desta ferramenta, a metodologia foi calcular o parâmetro para o sistema de interesse e preparar ligas de acordo com algumas composições fornecidas. A metodologia de preparação das ligas seguiu a fusão a arco elétrico e subsequentemente o emprego das técnicas de resfriamento rápido, melt-spinning e splat-cooling, para a produção de fitas e discos metálicos respectivamente, e o coquilhamento para a produção de amostras maciças em forma de cunha. Para as amostras confeccionadas por melt-spinning e splat-cooling, verificou-se a precisão do critério de seleção através da quantificação das porcentagens de fases vítreas a partir de análises de difratogramas de raios-X e seus comportamentos térmicos a partir dos termogramas de análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC). Já para as ligas coquilhadas em cunha, obtiveram-se alguns resultados com indícios de estruturas vítreas que foram caracterizadas por difração de raios-X e metalografia. Desta forma chegou-se à conclusão que o critério de seleção aplicado ao sistema Zr-Ni-Cu pode ser utilizado para o desenvolvimento de composições favoráveis à formação de vidro antes da produção das ligas. Conclui-se que o critério que combina o parâmetro de instabilidade topológica ('lâmbda' min) e o parâmetro termodinâmico ('delta' h) é uma ferramenta que pode ser utilizada como guia para encontrar as composições mais fáceis de formar vidro, reduzindo assim o trabalho experimental de tentativa e erro.
Título em inglês
Checking the accuracy of a criterion for selection of glass forming alloys in the Zr-Ni-Cu ternary system
Palavras-chave em inglês
Glass structures
Physical metallurgy
Topological instability
Zr-Ni-Cu system
Resumo em inglês
In the present work it was verified the accuracy of a proposed criterion to predict compositions of glassy alloys applied in the Zr-Ni-Cu system. This criterion combines the topological instability parameter ('lâmbda') and a thermodynamic parameter ('delta' h) among the alloying elements. The two parameters correlate quantitatively the chemical composition with the glass forming ability. This criterion is a promising and simple tool to guide and reduce the tedious and intensive work of finding good compositions of glasses in metallic systems. In an attempt to prove the efficiency of such tool, the methodology was to calculate the parameter for the system of interest and prepare alloys in accordance with the compositions provided by the tool. The methodology of preparation of the alloys followed the electric arc- melting and subsequent use of fast cooling techniques, melt-spinning and splat-cooling for the production of metallic ribbons and discs, respectively, and a wedge-shaped chiller mold to produce bulk metallic samples. For samples prepared from the melt-spinning and splat-cooling, it was verified the accuracy of the selection criteria by quantifying the percentage of glassy phases from X-ray diffractograms and their thermal behaviors from thermograms produced by differential scanning calorimetry (DSC). For alloys produced from the wedge-shaped mold, some results were obtained with evidence of vitreous structures that were characterized by X-ray diffraction and metallography. Therefore the conclusion is that the selection criteria applied to the system Zr-Ni-Cu can be used to develop favorable compositions for the formation of glasses before the production of the alloys. It is concluded that the selection criterion is a good tool and can be used as a guide to find the best glass forming alloys, thus reducing the experimental procedures of trial and error.
 
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leonardo.pdf (2.85 Mbytes)
Data de Publicação
2012-08-30
 
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