Dissimilar weldability FeMnCrCo high entropy alloy and Fe-based shape memory alloy: microstructure and mechanical properties

Abstract

Ligas de alta entropia são materiais com propriedades mecânicas extraordinárias, tor-nando-as ideais para uma ampla variedade de aplicações, dependendo da sua composição. Ligas de memória de forma têm duas propriedades que as distinguem dos restantes tipos de ligas, efeito de memória de forma e superelasticidade, o que as torna relevantes num contexto industrial. Neste trabalho vamos obter uma soldadura dissimilar entre a liga de alta entropia FeMn-CrCo e a Fe-based shape memory alloy, por forma a não prejudicar demaiado as propriedades mecânicas. O estudo e caracterização da soldadura dissimilar das duas ligas é fundamental para o desenvolvimento de novas aplicações. Neste estudo, microestrutura e propriedades mecânicas serão analisadas. Microestrutura através de microscopia ótica e microscopia eletrónica de varrimento, por forma a avaliar as variações no tamanho e morfologia da microestrutura. Ensaios de dureza e tração vão também ser estudados. Isto por forma a avaliar a aplicabilidade deste tipo de soldadura, por arco elé-trico, com estas ligas em específico. Adicionalmente, o efeito de memória de forma e supere-lasticidade com a junção destas duas ligas, será avaliado para determinar a possibilidade de adoção da sua união por parte da indústria. Os resultados demonstram boa soldabilidade entre as duas ligas, contudo, as proprie-dades da liga de memória de forma não puderam ser avaliadas , dado que esta tinha níveis de dureza superiores ao da liga de alta entropia. Estudos futuros são necessários por forma a tornar as durezas das ligas próximas e poder fazer uso da superelasticidade e efeito memória de forma.

High entropy alloys are materials with extraordinary mechanical properties, making them ideal for a wide range of applications, depending on their composition. Shape memory alloys, have two distinct properties, shape memory effect and superelasticity, that make them espe-cially relevant in an industrial environment. In this work we will obtain the dissimilar joints between FeMnCrCo high entropy alloy and Fe based shape memory alloy, to make use of the best properties of both materials. The study and characterization of dissimilar joining of two alloys is fundamental for the develop-ment of new applications. In this study, both microstructure and mechanical properties will be analysed. Micro-structure with the help of both optical microscopy and scanning electron microscopy, to assess the changes in grain size and overall microstructure morphology. Hardness, tensile and cyclical tests will also be studied. All in order to both evaluate the effectiveness of this type of weld, tungsten inert gas, with these specific alloys. Moreover, the shape memory effect and supere-lasticity response of the welded joints will be evaluated to determine the potential adoption of these two alloys by the industry. The results show good weldability between the two alloys, although, the properties of the shape memory alloy were not properly observed, as it had a higher hardness than the high entropy one. Further studies are necessary to make their hardness match and make the use of the shape memory effect and superelasticity.