Orientador: Sergio Gama

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo:O sistema AI-Cr-Nb surge como um sistema promissor na produção de superligas. O objetivo deste trabalho foi a revisão da secção a 1000°C do sistema AI-Cr-Nb, passando pela revisão dos binários AI-Cr e Cr-Nb. O diagrama AI-Cr consiste de uma reação peritética a 1315°C, entre a fase líquido e a...

Resumo:O sistema AI-Cr-Nb surge como um sistema promissor na produção de superligas. O objetivo deste trabalho foi a revisão da secção a 1000°C do sistema AI-Cr-Nb, passando pela revisão dos binários AI-Cr e Cr-Nb. O diagrama AI-Cr consiste de uma reação peritética a 1315°C, entre a fase líquido e a fase (Cr), que no resfriamento resulta na formação da fase Al8Cr5. Três outras fases intermediárias são geradas também por reações peritéticas (AI9Cr4, Al4Cr, Al7Cr). A 657°C, a fase liquido, rica em alumínio (cerca de 0,4 %at.Cr), decompõe-se em Al7Cr e (AI). A fase (Cr) sofre uma transformação congruente a 910°C dando origem à fase AICr2. Através de uma reação eutetóide a 872°C e 61 %at.Cr, a fase (Cr) decompõe-se em Al8Cr5 e AICr2. A fase ? (Al11 Cr2) não foi encontrada em amostras como fundidas, tratadas ou após análise térmica diferencial (ATD). Os sinais de ATD também não mostram a temperatura de formação de 1 (AI11Cr2). A natureza da reação envolvendo a fase (AI) foi determinada ser eutética ao invés de peritética como mostra a literatura. O sistema Cr-Nb é caracterizado por uma fase de formação congruente, fase de Laves Cr2Nb, que forma um eutético com cada uma das soluções sólidas terminais. O eutético rico em cromo foi encontrado para a composição de 20,0 %at.Nb. A existência da fase Cr2Nb foi confirmada com um largo intervalo de solubilidade. A composição do eutético rico em nióbio foi determinada em 49,0 %at.Nb. Uma fase não estável no sistema Cr-Nb, de crescimento facetado, de estequiometria CrNb, foi encontrada em amostras preparadas para este trabalho. Tentativas de estabilização desta fase, a altas temperaturas ou por tratamento térmico sob atmosfera oxidante, falharam. O diagrama de fases ternário AI-Cr-Nb foi revisado, com ênfase na secção a 1000°C. Um esquema de reações e as relações de fases para a secção a 1000°C são apresentados. Análises térmicas da liga AI54Cr34Nb12, e em outras três composições vizinhas a esta, mostram a não existência de um eutético ternário nesta composição. Microanálises quantitativas determinaram campos de equilíbrio na secção a 1000°C. A secção é caracterizada por oito equilíbrios ternários; uma grande solubilidade de AI na fase Cr2Nb, a nióbio constante; admissão de cerca de 8 e 4,5 %at.Cr nas fases Nb2Al e Nb3AI, respectivamente, a nióbio constante; e equilíbrio binário entre Cr2Nb e Al3Nb

Abstract: The AI-Cr-Nb system appears as an interesting system in the field of superalloys. The purpose of his work is to revise the isothermal section AI-Cr-Nb at 1000°C as well as to verify the binaries AI-Cr and Cr-Nb. The AI-Cr phase diagram consists af a peritectic reaction at 1315° C, ,...

Abstract: The AI-Cr-Nb system appears as an interesting system in the field of superalloys. The purpose of his work is to revise the isothermal section AI-Cr-Nb at 1000°C as well as to verify the binaries AI-Cr and Cr-Nb. The AI-Cr phase diagram consists af a peritectic reaction at 1315° C, , between the liquid and (Cr) phases, which on cooling results in the Al8 Cr5, phase. Three other intermediate phases have a peritectic formation (Al9 Cr4, Al4Cr and AI7Cr). The aluminum rich jiquid (0.4%atCr) decomposes eutectically in Al7Cr and (AI). The (Cr) phase transforms congruently in AICr2 at 910°C. By means of a eutectoid reaction at 872°C, 61 %at Cr, the (Cr) phase decomposes in Al8 Cr5 and AICr2. The ? phase (Al11Cr2) was not found in as cast or heat treated samples neither in differential thermal analysis (DTA) samples. The DTA signals did not show the formation temperature of ? (A11Cr2). The nature of the reaction involving the (AI) phase was verified to be eutectic instead of peritectic as shown in the literature. The Cr-Nb system is characterized by having a Laves type phase Cr2Nb3, which takes part in both eutectic reactions with the terminal phases (Cr) and (Nb). The chromium rich eutectic was found to be at 20.0% at Nb. The existence of the Cr2Nb phase with a large solubility range was confirmed. The niobium rich eutectic was determined to be at 49% at Nb. A CrNb phase was found in some samples of this work. Experiments to vcrify the stability of this phase at high temperatures or its stabilization by oxygen failed. The ternary phase diagram AI-Cr-Nb was revised, with emphasis in the section at 1000°C. The phase relations for this section and a scheme of reactions are presented. Thermal analyses of the Al54Cr34Nb12 alloy and of three other surrounding compositions show the non existence of a ternary eutectic. Quantitative microanalyses determined the equilibrium fields in the section at 1000°C. This section has eight equilibrium triangles; a large aluminum solubility for the Cr2Nb phase at constant niobium; the AINb2 and AINb3 phases admitting approximately 8.0 and 4.5% at Cr, respectively, at constant niobium; and a two phase equilibrium between Cr2Nb and Al3Nb