Modelagem Termodinâmica do Sistema Ternário Ta-Ge-B
Modelagem termodinâmica; Materiais para altas temperatuaras; Diagramas de Fases.
Atualmente, as superligas monocristalinas à base de Ni são os materiais de referência para aplicações que exigem resistência em condições de alta temperatura, solicitações mecânicas e resistência à oxidação. No entanto, essas superligas estão se aproximando do limite de desenvolvimento, operando a 1150 °C, o que representa 85% de seu ponto de fusão. Para contornar essas limitações, a pesquisa tem se voltado para materiais que apresentam microestruturas multifásicas de metais refratários (MR) em equilíbrio com intermetálicos, como silicetos e boretos. Esses novos materiais combinam propriedades vantajosas: a fase de solução sólida rica em MR confere ductilidade, enquanto os intermetálicos garantem resistência à oxidação e alta resistência mecânica. Ligas à base de Nb e Mo têm demonstrado resultados promissores em ambientes extremos e, devido à sua menor densidade em relação às superligas de Ni, oferecem uma alta resistência específica, tornando-se bons candidatos para aplicações aeronáuticas. Entretanto, ainda existem desafios, como a melhoria da ductilidade em baixas temperaturas e a resistência à oxidação em altas temperaturas. A incorporação dos elementos Ta e Ge, que possuem semelhanças químicas com Nb e Si, tem mostrado resultados positivos na estabilização de microestruturas e no controle dos mecanismos de difusão. Por exemplo, a adição de Ta pode aumentar a solubilidade do Si na fase (Nb) e a estabilidade de polimorfos em ligas à base de Nb. Estudos indicam que a inclusão de Ge e B em ligas Nb-24Ti-15Si-13Cr-2Al-2Hf a 1250 °C melhora a resistência à oxidação, favorecendo a formação de uma camada protetora de SiO2 durante a oxidação em altas temperaturas. Diante desse contexto, e visando contribuir para a compreensão dos equilíbrios envolvendo sistemas do tipo MR-(Si,Ge)-B para aplicações em altas temperaturas, o presente trabalho propõe uma investigação dos equilíbrios de fases com a proposta aprimorada da projeção liquidus do sistema Ta-Ge-B na região rica em Ta (50-100 at.% Ta). Essa investigação baseia-se nas análises microestruturais de vinte e uma ligas, nas quais foram identificados oito campos de precipitação primária, abrangendo três reações invariantes ternárias. Também foi possível incluir a seção isotérmica a 900 °C, a partir da análise microestrutural de quinze ligas obtidas por tratamento térmico a essa temperatura, provenientes da compactação de pós das matérias-primas, constatando um equilíbrio bifásico e sete equilíbrios trifásicos.