Title

CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE LIGAS VÍTREAS DO SISTEMA Fe-Nb-B-Y - LIGAS VÍTREAS Á BASE DE FERRO

MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF Fe-Nb-B-Y BULK METALLIC GLASSES - Fe-BASED BULK METALLIC GLASSES

Authorship

Junior, Amarildo da Silva; Bolfarini, Claudemiro; Filho, Walter José Botta; Kiminami, Cláudio Shyinti; Afonso, Conrado Ramos Moreira

Junior, Amarildo da Silva

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Bolfarini, Claudemiro

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Filho, Walter José Botta

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Kiminami, Cláudio Shyinti

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Afonso, Conrado Ramos Moreira

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DOI

10.5151/2594-5327-21471

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Abstract

As ligas metálicas vítreas maciças (BMG - Bulk Metallic Glasses) a base de Ferro possuem grande interesse devido a excelentes propriedades físicas e químicas tais como alta resistência mecânica, ao desgaste e á corrosão. As ligas formadoras de fase vítrea BMG escolhidas foram as Fe73-xNb4B20+xY3 (x = 0, 3 e 6) %at. baseadas em ligas estudadas na literatura. Os lingotes das ligas foram obtidos através de fusão em forno a arco voltaico para depois serem submetidos às rotas de processamento através de solidificação rápida como: "melt-spinning" e fundição em coquilha de cobre na forma de cunha com o intuito de se avaliar a tendência de formação de amorfo (TFA). O objetivo deste projeto de pesquisa é a caracterização microestrutural de ligas formadoras de fase vítrea em grande volume (BMG) do sistema Fe-Nb-B-Y desde a preparação metalográfica, difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Serão avaliadas a TFA para os diferentes produtos obtidos com o intuito de se obter ligas à base de Fe com fases e avaliar a influência da adição de Boro nas propriedades das diferentes composições de ligas. Os resultados mostraram que a composição Fe70Nb4B23Y3 obteve uma larga dimensão predominante de matriz amorfa até ~ 2 milímetros e ΔTx (intervalo de líquido super-resfriado) muito elevado de 87oC, o que possibilita inferir que a composição limite de Boro benéfica está entre 23 e 26%at (x = 3 e 6%at) para o sistema Fe73-xNb4B20+xY3 (%at).

Fe-based bulk metallic glasses (BMG) have excellent physical and chemical properties such as high strength, wear and corrosion resistance. Fe-based BMG chosen for this study are: Fe73- xNb4B20+xY3 (x = 0, 3 e 6) at.% based in previous studies in literature. Ingots of the alloys were produced through arc melting furnace and then were submitted to different rapid solidification processing routes such as: melt-spinning (MS) and wedge copper mold casting (WMC) with the aim of evaluate the glass forming ability (GFA) of alloys in Fe-Nb-B-Y system. The objective of this work is the microstructural characterization of Fe-based BMG of Fe-Nb-B-Y system in order to find the best composition, since the metallography preparation, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and by using differential scanning calorimetry (DSC). GFA was evaluated for the different products obtained with the aim of obtaining Fe-based alloys with amorphous and/or metastable to evaluate the interference of boron addition in the thermal and mechanical properties of the different alloy compositions. The results showed that the composition Fe70Nb4B23Y3 obtained a wide dimension of amorphous predominantly ~ 1 millimeter of WMC sample and ΔTx (supercooled liquid region) very high of 87oC, making it possible to conclude that the composition limits of beneficial boron percentage is between 23 and 26at% (x = 3 and 6at%) to the Fe73-xNb4B20+xY3 (at%) system.

Keywords

Metais amorfos e nanocristalinos; Ligas vítreas; Microscopia eletrônica de varredura (MEV); Ligas ferrosas; Caracterização microestrutural.

Amorphous and nanocrystalline metals; Bulk metallic glasses; Scanning electron microscopy (SEM); Fe-based alloy; Microstructural characterization.