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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
Engenharia Mecânica (24009016025P1)
Educação Presencial
Estudo da cinética da transformação martensítica-austenita em ligas Ni-Ti-Hf com efeito de memória de forma
GLAUCO RUBEN DE FREITAS BRITO
DISSERTAÇÃO
31/08/2021

As Ligas com Memória de Forma (LMFs) são um importante grupo de materiais metálicos ativos que respondem a estímulos termomecânicos por meio dos fenômenos de Efeito de Memória de Forma (EMF) e da superelasticidade (SE). Ambos os fenômenos permitem a recuperação de um considerável nível dimensional, no caso do efeito de memória de forma, por meio do aquecimento e no caso da superelasticidade, por meio do descarregamento mecânico. As ligas com memória de forma do grupo Nitinol contendo o Háfnio como elemento ternário, possuem importância nesse cenário, à medida que, essas ligas possuem temperaturas de transformação mais elevadas, o que pode ampliar a margem de utilidade destas, quando expostas a condições mais severas de temperatura, além de sua aplicação implicar em eficiência econômica, quando em comparação com outros elementos ternários, tais como, a platina e o paládio. O objetivo basilar desse trabalho consiste em estudar a cinética da transformação martensita-austenita nas ligas Níquel Titânio Háfnio através de uma investigação da aplicabilidade das equações de Avrami e Arrhenius e sua correlação com a vertente empírica. Uma correlação entre dados empíricos e teóricos será realizada visando o estudo da aplicabilidade desses modelos matemáticos aos estudos empíricos realizados pela técnica DSC (do inglês, Differential Scanning Calorimetry). A alternativa proposta: a adequação dos modelos cinéticos pela implementação de modelos matemáticos e gráficos mais adequados à realidade física, promovendo assim, o grau de tradução fenomenológica almejada. Constatou-se que, as energias de ativação obtidas empiricamente tendem a refletir o aumento da quantidade do elemento Háfnio na composição, bem como o incremento das taxas de aquecimento de forma proporcional, as temperaturas de transformação aumentam de acordo com o incremento do háfnio da composição. No plano dos modelos cinéticos, o modelo Avrami adaptado ao caso não- isotérmico mostrou eficiência na tradução gráfica do fenômeno ao imprimir baixas taxas de dispersão (empírico-teórico). Observou-se que o modelo de Arrhenius é um eficiente medidor qualitativo no tocante à influência da adição do elemento ternário no comportamento das energias de ativação nas ligas.

Ligas com Memória de Forma;Transformação Cinética;Calorimetria Exploratória Diferencial;Modelos Cinéticos.
Shape memory alloys (SMAs) are an important group of active metallic materials that respond to thermal and mechanical stimuli through shape memory effects (SME) and superelasticity (SE). Both phenomena enable the recovery of a considerable dimensional level, in the case of shape memory effects (SME) through the heating and in the case of superelasticity (SE) through mechanical unloading. The shape memory alloys of the Nitinol group containing hafnium as the ternary element is important in this scenario these alloys feature higher transformation temperatures, which can expand the range of the utility of these alloys to situations where they are exposed to more severe heating conditions, besides being less costly when compared to other ternary elements, such as platinum and palladium. The objective of this research is to study the martensite-austenite transformation kinetics of nickel-titanium-hafnium SMAs through an investigation of the applicability of the equations of Avrami and Arrhenius and their correlation with experimental data. A correlation between DSC (Differential Scanning Calorimetry) experimental data and theoretical data is studied to analyse the applicability of these mathematical models to simulate NiTiHf SMA behavior. As a result, this work shows that the activation energies obtained experimentally increase with the increase of hafnium in the composition. Furthermore, the Avrami model adapted to the non-isothermal case was the most efficient in simulating the experimental phenomenon, with very low experiment-model dispersion. Finally, the Arrhenius model also simulates qualitatively well the relation between the amount of hafnium in the Ni-Ti-Hf SMA and the variation in activation energy.
Shape Memory Alloys;Kinetic Transformation;Differential Scanning calorimetry.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
O trabalho possui divulgação autorizada
GLAUCO RUBEN DE FREITAS BRITO 2021.pdf

Contexto

SISTEMAS TERMOMECÂNICOS
ANÁLISE E PROJETO DE SISTEMAS TERMOMECÂNICOS
INSTITUTO NACIONAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ESTRUTURAS INTELIGENTES EM ENGENHARIA (PROCESSO CNPQ N. 574001/2008-5)

Banca Examinadora

WALMAN BENICIO DE CASTRO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
CARLOS JOSE DE ARAUJO Docente - PERMANENTE
WALMAN BENICIO DE CASTRO Docente - PERMANENTE
ESTEPHANIE NOBRE DANTAS GRASSI Pós-Doc
WANDERLEY FERREIRA DE AMORIM JUNIOR Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 24

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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