Síntese e avaliação termomecânica da liga Cu-13,5Al-4Ni-0,5Co com efeito memória de forma

Abstract

As ligas com efeito memória de forma são amplamente conhecidas como materiais inteligentes devido à capacidade de responder a estímulos externos, como, por exemplo, a mudança de temperatura, de forma funcional, com comportamentos característicos. Além disso, essas ligas são capazes de memorizar a forma apresentada antes de uma deformação e revertê- la quando submetida a estímulos térmicos, como resultado de um inerente processo de transformação de fase adifusional, entre a martensita e uma fase estável a alta temperatura (austenita). Esses materiais, ainda, podem ser treinados de forma a assumir uma geometria quando estiver na fase austenítica e outra quando estiver na fase martensítica. Esses comportamentos resultam dos fenômenos conhecidos como efeito memória de forma simples, efeito memória de forma reversível, comportamento tipo borracha e superelasticidade, que fazem com que a utilização dessas ligas domine o campo de aplicações, desde o setor biomédico ao industrial, quando necessitam de materiais ativos e que apresentem grande comportamento termoelástico. Desse modo, o presente trabalho visou fabricar a liga quaternária à base de cobre com composição Cu-13,5%Al-4%Ni-0,5%Co (% em massa), por fusão a plasma, que possui o efeito memória de forma, para posterior caracterização microestrutural nos estados bruto de fusão, homogeneizado, betatizado e envelhecido, que são etapas de fabricação necessárias para modificar, produzir e melhorar o efeito memória de forma. Para isso, foram utilizadas técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, calorimetria diferencial exploratória, espectroscopia de energia dispersiva, fluorescência de raios X, difração de raios X, além da avaliação do comportamento mecânico com técnicas de microdureza e análise dinâmico mecânica. Com isso, observou-se que o tratamento térmico de homogeneização foi crucial na determinação da composição final do material obtido. O tratamento de betatização foi responsável por propiciar a formação das martensitas β’ e γ’ à temperatura ambiente e o tratamento térmico de envelhecimento promoveu a redução de lacunas provenientes da betatização, o que reduziu a amplitude térmica da transformação direta e reversa sem aumento na histerese e entalpia. Além disso, após o tratamento de envelhecimento, não foram identificados compostos intermetálicos em níveis prejudiciais ao efeito memória de forma no que se refere à estabilização da martensita, que é nocivo às aplicações desses materiais.