Gilberto Carvalho Coelho.

Justificativa: O desenvolvimento de materiais multifásicos destinados a aplicações em temperaturas muito elevadas depende fortemente de simulações numéricas que são exequíveis somente se bases de dados termodinâmicos confiáveis são disponíveis. Estas são desenvolvidas pelo método CALPHAD se apoiando principalmente em resultados experimentais termodinâmicos e de diagramas de fases assim como em resultados de cálculos ab-initio.
Objetivo: Este projeto visa ao desenvolvimento de novas composições de materiais (estruturais e de revestimento) à base de metais refratários (MR) para aplicações em altas temperaturas (HT). O objetivo é de dar continuidade à elaboração de uma base de dados termodinâmicos do sistema complexo (Nb,Mo,Ti,Hf,Zr,Ta,Ru,V,Cu,Al)-(Fe,Ni)-(Cr,Al,Si,Ge,B) para definir as composições dos pares substrato/revestimento que possuam ótima resistência à oxidação em HT.
Ações: Em uma primeira etapa, serão estudados experimentalmente os sistemas ternários para os quais não existem ou são poucas as informações relativas aos diagramas de fases. Concomitantemente, serão desenvolvidos trabalhos sobre a compatibilização das modelagens termodinâmicas dos subsistemas binários e ternários do sistema complexo (Nb,Mo,Ti,Hf,Zr,Ta,Ru,V,Cu,Al)-(Fe,Ni)-(Cr,Al,Si,Ge,B) já publicadas na literatura. Em seguida, para os subsistemas ternários para os quais não existam ainda modelagens publicadas, elas serão feitas a partir de informações experimentais e ab-initio disponíveis ou obtidas no presente projeto quando necessário. Paralelamente aos estudos de equilíbrio de fases, serão realizados estudos de recobrimento de ligas do sistema complexo por Al, Si, Cr, Ge, B ? isoladamente ou em combinações ? via halide activated pack cementation. As ligas sem o com revestimento serão testadas quanto suas resistências à corrosão e oxidação. Estes estudos serão tratados segundo as ações abaixo:
1- Investigação experimental de diagramas de fases do tipo isotérmicos e de projeção liquidus;
2- Determinação de grandezas termodinâmicas experimentalmente e por cálculos ab-initio: entalpias de formação, calores específicos dos compostos intermetálicos, etc.;
3- Determinação de dados estruturais tais como taxa de ocupação dos átomos nos sítios cristalográficos;
4- Estabelecimento de modelagem termodinâmica segundo o método CALPHAD.
5- Revestimento de ligas do sistema multicomponentes (Nb,Mo,Ti,Hf,Zr,Ta,Ru,V,Cu,Al)-(Fe,Ni)-(Cr,Al,Si,Ge,B) via halide activated pack cementation.
6- Realização de ensaios de oxidação isotérmica, pseudo-isotérmica ou cíclica.
7- Realização de ensaios de corrosão.

Ligas de alta entropia são ligas multicomponentes que, ao contrário das ligas clássicas como os aços e superligas de níquel, não possuem um elemento principal, cada um de seus componentes compondo as ligas em teores entre 5 e 35 %at. Um dos possíveis ramos de aplicação para estas ligas é a indústria aeronáutica, particularmente aquelas constituídas de metais de alto ponto de fusão e com baixa densidade que podem complementar as superligas de níquel em aplicações em temperaturas elevadas. O sistema Al-Nb-Ti-V-Zr é um dos sistemas de interesse de pesquisa no Grupo de Diagrama de Fases e Termodinâmica Computacional da EEL/USP. Dentre os 10 subsistemas ternários, o ternário Al-Nb-V é um dos menos estudados havendo somente uma seção isotérmica completa a 1000°C reportada na literatura. O objetivo do presente projeto é modelar termodinamicamente o sistema ternário Al-Nb-V e realizar experimentos críticos de forma a melhor entender as relações de fases no sistema. Com base nas modelagens dos binários Al-Nb, Al-V e Nb-V reportadas na literatura, será feita uma extrapolação para o ternário que deverá apontar as ligas a serem confeccionadas para o estudo de sua projeção liquidus. Com base na seção a 1000°C reportada na literatura, serão produzidas amostras com composições no interior dos triângulos de equilíbrio de três fases para verificar as informações disponíveis. As amostras para estudo da seção isotérmica serão tratadas a 1200°C com o objetivo de alcançar o equilíbrio termodinâmico em tempos razoáveis. As amostras serão produzidas a partir de elementos puros por fusão a arco, sob atmosfera de argônio em cadinho de cobre refrigerado a água. As amostras serão tratadas a 1200°C, embrulhadas em folhas de nióbio e encapsuladas em tubos de quartzo sob atmosfera de argônio. As microestruturas das amostras serão caracterizadas por difração de raios X e por microscopia eletrônica de varredura e as composições das fases presentes serão medidas por microanálise eletrônica (EDS/WDS). Os resultados experimentais servirão de informação de entrada para a modelagem termodinâmica do ternário.

O desenvolvimento de materiais multifásicos destinados a aplicações em temperaturas muito elevadas dependem fortemente de simulações numéricas que são exequíveis somente se bases de dados termodinâmicos confiáveis são disponíveis. Estas são desenvolvidas pelo método CALPHAD se apoiando principalmente em resultados experimentais termodinâmicos e de diagramas de fases.
A contribuição deste projeto para o desenvolvimento de uma base de dados termodinâmicos do sistema (Nb)-(Fe-Cr-Al-Y-Si-B) concerne o estudo do subsistema Nb-Cr-B, o qual será tratado segundo as duas ações: (1) completar e incrementar o conhecimento dos equilíbrios entre fases pela investigação de diagrama de fases através de experimentos do tipo isotérmicos e anisotérmicos (seções isotérmicas e projeções liquidus); e (2) estabelecer a modelagem termodinâmica segundo o método CALPHAD.

Meta: Este projeto visa ao desenvolvimento de novas composições de materiais (estruturais e de revestimento) a base de nióbio e outros metais refratários para aplicações em altas temperaturas (HT). O objetivo é contribuir para a elaboração de uma base de dados termodinâmicos do sistema complexo (Nb,Mo,Ti,Hf,Zr,Ta,Ru,V)-(Fe,Ni)-(Cr,Al,Si,Ge,B) para definir as composições dos pares substrato/revestimento que possuam uma resistência ótima à oxidação em HT.
Justificativa: os desenvolvimentos de materiais multifásicos destinados a aplicações em temperaturas muito elevadas dependem fortemente de simulações numéricas que são exeqüíveis somente se bases de dados termodinâmicos confiáveis são disponíveis. Estas são desenvolvidas pelo método CALPHAD se apoiando principalmente em resultados experimentais termodinâmicos e de diagramas de fases assim como em resultados de cálculos ab-initio.
Ações: no escopo do presente projeto, a contribuição à meta acima mencionada será focalizada sobre o sistema (Nb,Ti,Zr,Ru)-(Fe-Ni)-(Cr,Al,Si). Em uma primeira etapa, será trabalhado sobre a compatibilização das modelagens termodinâmicas dos subsistemas já publicadas na literatura. Em seguida, para os subsistemas ternários para os quais não existam ainda modelagens publicadas, elas serão feitas a partir de informações experimentais e ab-initio disponíveis ou obtidas no presente projeto quando necessário. Em função do avanço destas etapas, os subsistemas quaternários poderão ser abordados (p.ex., Nb-Ti-Cr-Si e Ti-Ni-Cr-Si). Estes estudos serão tratados segundo as três ações abaixo:
1-	Completar e incrementar o conhecimento dos equilíbrios entre fases pela investigação experimental de diagramas de fases do tipo isotérmicos e de projeção liquidus;
2-	Determinar grandezas termodinâmicas experimentalmente e por cálculos ab-initio: entalpias de formação, calores específicos dos compostos intermetálicos, etc.;
3-	Determinação de dados estruturais tais como taxa de ocupação dos átomos nos sítios cristalográficos;
4-	Estabelecer a modelagem termodinâmica segundo o método CALPHAD.

A utilização de próteses dentárias é muito importante para recuperar a auto-estima do paciente que perdeu um elemento dentário devido a: benefícios estéticos, fonéticos, funcionais, nutricionais e psicológicos. Nos dias atuais existem dois grupos de ligas dentárias, ligas de metais nobres (Au, Pd, Pt e Ag) e de metais não-nobres (Ni-Cr, Co-Cr e Ti). As ligas de metais não-nobres ganharam destaque no mercado a partir de 1970, quando o ouro passou a ser comercializado nos mercados livres, aumentando consideravelmente o seu preço devido à sua desregulamentação. Em um trabalho de mestrado realizado em nosso grupo de pesquisa, caracterizamos diversas ligas comerciais em termos de análise química, análise microestrutural, propriedades mecânicas, avaliação de fluidez, avaliação de citotoxidade, etc. Foram produzidas em escala piloto na Empresa Açotécnica (Jandira, SP), barras de dimensões 120 mm (comprimento) por 10 mm de diâmetro de uma das ligas pelo processo de fundição por cera perdida. Apesar de considerar esta rota como uma possível alternativa industrial, realizamos uma prospecção tecnológica de forma a determinar se haveria uma melhor rota industrial para produção deste material. Tendo em vista que o diâmetro do material deve ser da ordem de 10 mm e que estas ligas não permitem a conformação mecânica (mesmo a quente), a melhor opção seria lingotar o material diretamente neste diâmetro. A partir de várias buscas, encontramos o equipamento adequado somente na Universidade de Maribor (Eslovênia), sob a responsabilidade do Prof Franc Zupanic. Estivemos nesta universidade, onde realizamos o lingotamento de uma superliga à base de níquel, confirmando nossas expectativas. Assim, neste projeto de cooperação com a Eslovênia, pretendemos produzir três ligas Ni-Cr para prótese dentária, na forma de barras obtidas pela técnica de lingotamento contínuo a partir da liga fundida à vácuo em forno de indução. As barras produzidas serão caracterizadas microestruturalmente e mecanicamente.

Uma das classes de ligas mais promissoras para aplicações estruturais em altas temperaturas é baseada nos sistemas MR?Si?B (MR=metais refratários, especialmente Nb e Mo). Mesmo se a comunidade técnico-científica for capaz de desenvolver ligas de silicetos de MR, a aplicação de revestimentos protetores ainda é necessária para assegurar sua integridade durante o uso. Uma das maneiras atuais de produzi-los consiste em depositar camadas de proteção a base de (Fe-Cr-Al-Y-Si-B). A reatividade entre essas camadas cresce com o aumento da temperatura levando à necessidade de se conhecer os equilíbrios entre fases do sistema (Nb)-(Fe-Cr-Al-Y-Si-B). Este projeto visa contribuir para a elaboração de uma base de dados do sistema (Nb)-(Fe-Cr-Al-Y-Si-B) visando definir composições substrato/revestimento com resistência à oxidação em altas temperaturas. O objetivo específico é investigar as relações de fases a 1200°C do sistema Nb-Cr-B, na região rica em Nb-Cr (até 50 %at. B).

Meta: Este projeto visa ao desenvolvimento de novas composições de materiais (estruturais e de revestimento) a base de nióbio para aplicações em altas temperaturas (HT). O objetivo é de contribuir para a elaboração de uma base de dados termodinâmicos do sistema (Nb)-(Fe-Cr-Al-Y-Si-B) para definir as composições dos pares substrato/revestimento que possuam uma resistência ótima à oxidação em HT.
Justificativa: os desenvolvimentos de materiais multifásicos destinados às aplicações em temperaturas muito elevadas dependem fortemente de simulações numéricas que são exeqüíveis somente se bases de dados termodinâmicos confiáveis são disponíveis. Estas são desenvolvidas pelo método CALPHAD se apoiando principalmente em resultados experimentais termodinâmicos e de diagramas de fases.
Ações: no escopo do presente projeto, a contribuição à meta acima mencionada concerne os estudos dos subsistemas Nb-Cr-Si, Nb-Cr-B, Nb-Fe-Al e Cr-Si-B, os quais serão tratados segundo as três ações abaixo:
1- Completar e incrementar o conhecimento dos equilíbrios entre fases pela investigação experimental de diagrama de fases do tipo isotérmicos, anisotérmicos e de solidificação rápida;
2- Determinar grandezas termodinâmicas como entalpias de formação por calorimetria de alta temperatura de reação direta e/ou de dissolução assim como calores específicos dos compostos intermetálicos;
3- Estabelecer a modelagem termodinâmicas segundo o método CALPHAD.

Ligas contendo metais refratários (MR), silício e boro têm potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas. Ligas do sistema Cr-Si-B poderão ser usadas tanto como aditivos em ligas estruturais como em revestimentos protetores das mesmas. O objetivo do presente projeto é otimizar termodinamicamente o ternário Cr-Si-B como parte do desenvolvimento de um banco de dados termodinâmicos relacionado à classe de ligas MR-Si-B.

Atualmente, somente as superligas a base de níquel de última geração podem trabalhar sob carga em temperaturas próximas a 1150oC. Avaliações recentes indicam que este limite de temperatura de trabalho não pode ser aumentado para as superligas, mas existe uma demanda para materiais que possam trabalhar em temperaturas superiores. As informações disponíveis até o momento indicam que materiais constituídos de microestruturas multifásicas apresentam o maior potencial para estas aplicações. Dentre estes, aqueles contendo fase(s) intermetálica(s) em equilíbrio com um metal ou liga refratária foram escolhidos para as primeiras avaliações. Neste sentido, temos desenvolvido pesquisas com sistemas Me-Si-B (Me metal), já tendo sido obtido um importante conjunto de dados para os sistemas Mo-Si-B, Nb-Si-B, V-Si-B, Ta-Si-B, Ti-Si-B, Cr-Si-B e Zr-Si-B em termos de estabilidade de fases em altas temperaturas. Pretende-se nesta nova proposta dar continuidade a estes trabalhos, avaliando-se agora o sistema Hf-Si-B em termos das relações de fases na região rica em Hf através da determinação experimental de seções isotérmicas a 1300 C e a 1700oC e também da projeção liquidus na região rica em Hf. É importante mencionar que informações relativas a estudos de estabilidade de fases em ligas do sistema ternário Hf-B-Si são muito limitadas.

O Grupo de Diagrama de Fases e Termodinâmica Computacional do DEMAR-FAENQUIL tem estudado de forma sistemática as relações de fases em sistemas ternários Me Si B (Me = metal refratário) com potencial para o desenvolvimento de materiais estruturais e magnéticos. O presente projeto tem o objetivo de avaliar as relações de fases no sistema Cr Si B através da determinação experimental de uma seção isotérmica a 1200 C e da projeção liquidus na região rica em Cr. A metodologia a ser empregada neste trabalho envolverá basicamente as seguintes etapas: (i) produção das ligas em forno a arco; (ii) tratamento térmico das ligas a 1200 C; (iii) caracterização microestrutural das ligas no estado bruto de fusão e após tratamento térmico via difração de raios X, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, microanálise eletrônica (EDS, WDS); (iv) análise térmica diferencial DTA; (v) determinação de parâmetros de rede das fases através de refinamentos de estruturas com softwares baseados no método de Rietveld.