ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DE TRAÇÃO DE UMA LIGA DE ALTA ENTROPIA BIFÁSICA CrCoNiAlTi VIA DIFRAÇÃO DE RAIOS-X DE SINCROTRÃO IN SITU

Abstract

As ligas metálicas de alta entropia são portadoras de excecionais propriedades mecânicas, estando assim capacitadas para suportar condições extremas. Estas características distintivas têm promovido o seu estudo, principalmente ao nível das ligas precipitada-endurecidas de multi-componentes. Neste âmbito, foi criada uma liga com a seguinte constituição e composição: Cr29.7Co29.7Ni35.4Al4.0Ti1.2 (at%). Trata-se de uma liga recente, sem investigação realizada em relação ao seu comportamento cris- talográfico, através de difração de raios-X por sincrotrão in situ (SDRX). Esta dissertação pretendeu precisamente levar a cabo uma análise SDRX da liga quando sujeita a um Ensaio de Tração. À margem dos dados do ensaio de tração, que foram coletados diretamente pelo software da máquina aquando da realização do mesmo, os restantes dados foram tratados recorrendo ao software xrdfit. Este software permitiu realizar o fitting dos picos e extrapolar outros parâmetros subjacentes, para as orientações de 0°, 90° e Full Azimuthal. Foram apresentadas curvas de Tensão vs Deformação, difratograma com os principais picos da liga [(100), (200), (220) e (311), todos com presença da fase FCC ordenada, γ’, e FCC desordenada, γ] e evolução da largura a meia altura (FWHM), Intensidade e Lattice Strain ao longo da macro deformação da amostra. A partir dos resultados experimentais retiraram-se algumas conclusões relevantes. Em primeiro lugar, é corroborada a premissa de que os precipitados concedem a esta liga elevada resistência mecânica e ductilidade. O plano (111) caracteriza-se por ser o mais duro na orientação longitudinal à tração (90°). Por outro lado, visto que o plano (222) é o mais macio em 0° e 90°, conclui-se que suporta grande parte da deformação a que o material está sujeito. Os planos (311) e (200) revelaram uma taxa de alargamento de FWHM bastante elevada, pelo que é presumível que sejam os maiores promotores do aparecimento de defeitos e/ou deslocações.

High-entropy alloys exhibit exceptional mechanical properties, enabling them to withstand extreme conditions. These distinctive characteristics have driven their study, particularly in multi-component precipitate-hardened alloys. In that regard, the Cr29.7Co29.7Ni35.4Al4.0Ti1.2 (at%) alloy was developed, being composed by two primary phases: ordered FCC phase (γ’), and disordered FCC phase (γ). This is a recent alloy without prior investigation regarding its crystallographic behavior using in situ Synchrotron X-ray Diffraction (SDRX). This dissertation aimed to conduct an SDRX analysis of the alloy when subjected to a Tensile Test. The tensile test data was directly collected by the machine's software during the test, while the remaining raw data was processed using the xrdfit software. This software facilitated peak fitting and extrapolation of underlying parameters for 0°, 90°, and Full Azimuthal orientations. Some of these data processing resulted in Stress vs. Strain curves, diffractograms showing major peaks of the alloy [(100), (200), (220), and (311)], and the behavior of the Full Width at Half Maximum (FWHM), Intensity, and Lattice Strain throughout the macrostrain of the sample. Some conclusions were taken from the experimental results. Firstly, high mechanical strength and ductility were confirmed. The (111) plane is the hardest one towards the Tensile Test orientation (90°). Conversely, the (222) plane is the softest one for the 0° and 90° orientation, displaying its role as the plane responsible for accommodating the most significant portion of the material's deformation. The (311) and (200) planes revealed a significantly high peak broadening rate, suggesting they might be major contributors to the emergence of defects and/or dislocations.