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Publicação
Role of nanopowders additions on the microstructure and mechanical properties of high entropy alloys
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Orientador(es)
Resumo(s)
High Entropy Alloys (HEA) are class of materials distinguished by being composed of
multiple main elements in significant quantities, usually five or more. The presence of these
constituents grants the alloys highly desirable properties for multiple applications, however
their complex composition can also make them more challenging to process by some techniques, such as fusion-based welding. The inadequate control of welding parameters could
lead to excessive grain growth within the fusion zone (FZ), causing the degradation of the
mechanical properties in the welded region of the material.
To enhance the weld quality in these materials, two different types of nanopowders
(SiC and WC) were incorporated on the welded joints of both a CoCrFeMnNi HEA, welded
through gas tungsten arc welding (GTAW), and a eutectic AlCoCrFeNi2.1 HEA, welded via
Laser Beam Welding (LBW), with the aim of controlling grain growth within the FZ. The influence of the nanopowder additions on the microstructure was analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), while the mechanical performance was tested
with Vickers hardness and uniaxial tensile testing.
In both HEA, the optical microscopy revealed that the addition of the nanopowders
caused noticeable changes in the microstructure of the welded joints, which, when subjected
to the hardness test proved to have increased the hardness in this region. The results of the
tensile tests showed that the CoCrFeMnNi HEA exhibited an enhanced mechanical performance when the SiC nanopowder was introduced, whereas the eutectic AlCoCrFeNi2.1 HEA
showed deterioration in the mechanical properties with the addition of the nanopowders. An
SEM analysis of the fracture surfaces of the samples revealed distinct morphological features,
which could be linked with the nanopowders.
Ligas de Alta Entropia (HEA) são uma classe de materiais que se distinguem por serem compostas por múltiplos elementos principais em quantidades significativas, geralmente cinco ou mais. A presença destes constituintes conferem propriedades altamente desejáveis às ligas para múltiplas aplicações, no entanto a sua composição complexa também pode tornar estas ligas mais desafiantes para o processamento por algumas técnicas, como a soldadura por fusão. O controlo inadequado dos parâmetros de soldadura pode levar ao crescimento excessivo de grãos dentro da zona de fusão (FZ), o que provoca a degradação das propriedades mecânicas material soldado. De forma a melhorar a qualidade da soldadura nas ligas, dois tipos diferentes de nanopós (SiC e WC) foram aplicados nas juntas de soldadura de uma liga de CoCrFeMnNi, soldada por soldadura por arco elétrico com elétrodo de tungsténio, e uma liga eutética de AlCoCrFeNi2.1, soldada por soldadura a laser, com o objetivo de controlar o crescimento de grãos dentro da zona de fusão. A influência das adições de nanopós na microestrutura foi analisada por microscopia ótica e microscopia eletrónica de varrimento, enquanto as propriedades mecânicas foram testadas por ensaios de dureza Vickers e de tração uniaxial. Em ambos os casos, a microscopia ótica revelou que a adição dos nanopós provocou alterações notáveis na microestrutura das juntas de soldadura, as quais, quando submetidas aos ensaios de dureza, demonstraram um aumento local da dureza nesta região. Os resultados dos ensaios de tração mostraram que a liga de CoCrFeMnNi apresentou um melhor desempenho mecânico com a introdução do nanopó de SiC, enquanto as propriedades mecânicas da liga de AlCoCrFeNi2.1 eutéctico aparentam ter deteriorado com a adição dos nanopós. A análise SEM das superfícies de fratura das amostras revelou características morfológicas distintas, as quais podem estar relacionadas com os nanopós.
Ligas de Alta Entropia (HEA) são uma classe de materiais que se distinguem por serem compostas por múltiplos elementos principais em quantidades significativas, geralmente cinco ou mais. A presença destes constituintes conferem propriedades altamente desejáveis às ligas para múltiplas aplicações, no entanto a sua composição complexa também pode tornar estas ligas mais desafiantes para o processamento por algumas técnicas, como a soldadura por fusão. O controlo inadequado dos parâmetros de soldadura pode levar ao crescimento excessivo de grãos dentro da zona de fusão (FZ), o que provoca a degradação das propriedades mecânicas material soldado. De forma a melhorar a qualidade da soldadura nas ligas, dois tipos diferentes de nanopós (SiC e WC) foram aplicados nas juntas de soldadura de uma liga de CoCrFeMnNi, soldada por soldadura por arco elétrico com elétrodo de tungsténio, e uma liga eutética de AlCoCrFeNi2.1, soldada por soldadura a laser, com o objetivo de controlar o crescimento de grãos dentro da zona de fusão. A influência das adições de nanopós na microestrutura foi analisada por microscopia ótica e microscopia eletrónica de varrimento, enquanto as propriedades mecânicas foram testadas por ensaios de dureza Vickers e de tração uniaxial. Em ambos os casos, a microscopia ótica revelou que a adição dos nanopós provocou alterações notáveis na microestrutura das juntas de soldadura, as quais, quando submetidas aos ensaios de dureza, demonstraram um aumento local da dureza nesta região. Os resultados dos ensaios de tração mostraram que a liga de CoCrFeMnNi apresentou um melhor desempenho mecânico com a introdução do nanopó de SiC, enquanto as propriedades mecânicas da liga de AlCoCrFeNi2.1 eutéctico aparentam ter deteriorado com a adição dos nanopós. A análise SEM das superfícies de fratura das amostras revelou características morfológicas distintas, as quais podem estar relacionadas com os nanopós.
Descrição
Palavras-chave
High Entropy Alloys Gas Tungsten Arc Welding Laser Beam Welding CoCrFeMnNi Eutectic AlCoCrFeNi2.1 Silicon Carbide