Ligas com Memória de Forma

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1 3 de Novembro de 2016 Ligas com Memória de Forma Educação de uma Liga TiNi Equipa 6 Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais Licenciatura em Ciências da Engenharia Engenharia de Minas e Geoambiente 1

2 Sumário Ligas com memória de forma; Ligas TiNi e suas aplicações; Titânio Extração e Produção; Processos de Produção de uma Liga TiNi Atividade prática Educação de uma Liga TiNi 2

3 1. Ligas com Memória de Forma O efeito de memória de forma é uma propriedade característica de alguns materiais que lhes permite recuperar a forma original após lhes serem aplicados algum tipo de deformação, que ultrapasse o seu limite de elasticidade. O processo dá-se através de uma variação ao nível da temperatura, que faz com que a estrutura cristalina desses materiais se altere. 3

4 1. Ligas com Memória de Forma Fase Martensítica e Austenítica As ligas de memória de forma normalmente encontram-se em duas fases elementares: a martensítica (martensite) e a austenítica (austenite). A fase martensítica corresponde à fase de baixa temperatura. Quando se aumenta a temperatura, a liga assume uma nova fase, a austenítica. 4

5 1. Ligas com Memória de Forma Existe uma diferença nas temperaturas de transformação das respetivas fases. Esta diferença, conhecida como a temperatura de transformação de histerese, é definida como a diferença entre as temperaturas às quais o material é de 50% transformada em austenite após aquecimento e 50% transformada em martensite após arrefecimento. 5

6 1. Ligas com Memória de Forma Nos dias de hoje, devido ao desenvolvimento das ligas com efeito de memória, estas podem ser encontradas em diversas aplicações, como em aparelhos dentários, tubos e próteses. Dentro destas ligas, podemos encontrar alguns exemplos: Ouro-Cádmio; Cobre-Zinco; Ferro-Platina; Niquel-Titânio; 6

7 2. Ligas TiNi e suas aplicações As ligas TiNi são compostas 50% por titânio, e 50% por níquel. Também conhecidas por nitinol. Estas podem se encontrar em diversas aplicações, como por exemplo: No ramo da medicina; No ramo da aeronáutica; 7

8 3. Titânio O titânio é um dos constituintes da liga TiNi, que quando aplicado às ligas confere-lhes propriedades bastante úteis. O titânio não se encontra sozinho na Natureza, mas sim agregado a diversos minerais, como é o caso da Altisite, Ilmenite e do Rutilo. Os minérios de titânio encontram-se principalmente na Estados Unidos, Austrália, Índia, Brasil e África do Sul. 8

9 3. Titânio Produção do titânio A produção do titânio é bastante complexa. Existem dois processos de produção deste minério oprocesso processo de Hunter e o processo de Krollde Kroll, sendo o último utilizado na atualidade. 9

10 3. Titânio O minério puro, (rutilo e/ou ilmenita), inicialmente, é combinado com coque (combustível derivado do carvão betuminoso) e cloro num reator de leito fluidizado a 100 C. Deste reator resulta o tetracloreto de titânio, o reagente necessário. Surge a equação: 10

11 3. Titânio Após a obtenção do TiCl 4, este é encaminhado para outro reator onde sofre uma redução pelo magnésio líquido, a uma temperatura de 1000ºC. 11

12 3. Titânio A equação 3 mostra como o titânio é facilmente resolúvel, exigindo por isso, um controlo das quantidades de todos os reagentes. Já o cloreto de magnésio pode ser recuperado novamente para magnésio metálico e gás cloro, durante a própria cloretação. 12

13 3. Titânio Propriedades do Titânio Químicas Físicas Mecânicas Atomicamente, o titânio tem uma estrutura compacta (HC), á temperatura ambiente. Elemento leve, forte e com um ponto de fusão elevado (cerca de 1750ºC). Apresenta uma baixa condutividade térmica e elétrica e baixa densidade. O titânio comercialmente puro apresenta tensão limite de resistência à tração, sendo que esta varia entre os Mpa. 13

14 4. Processos de Fabricação de uma liga TiNi Fundição Os processos de produção da liga TiNi baseiam-se sobretudo: Um dos métodos mais comuns da metalurgia em pó é a sinterização convencional; Dentro da fundição, os mais comuns são a fusão por indução a vácuo e a refusão A sinterização a arco sob convencional vácuo. baseiase na produção A fusão por deindução peças com a vácuo, baseutiliza na mistura campos dosmagnéticos pós, ondealternantes só se utiliza para a o temperatura aquecimento para da matéria-prima; tal. Este é seguido pela compactação A refusão a earco sinterização. sob vácuo, utiliza Posteriormente, um arco elétrico para queseé inserido controlar entre as a diferentes matéria-prima fases dae liga, umaa placa temperatura de cobre deresfriada aquecimento à água. é reduzida. Metalurgia do Pó 14

15 5. Educação de uma liga TiNi Trabalho prático As ligas de memória de forma têm um processo de produção bastante eficaz e acessível. 15

16 5. Educação de uma liga TiNi Trabalho prático 1. Colocar a liga no molde. Etapas 2. Aquecê-la num forno a 500 ºC durante 15 minutos. 16

17 5. Educação de uma liga TiNi Trabalho prático 3. Assim que esta é retirada do forno, colocar o molde imediatamente em água fria para que esta fique com o efeito pretendido; 4. Retira-se a liga do molde e verifica-se se esta se encontra educada com recurso a um isqueiro. 17

18 Obrigada pela atenção!!! Equipa 6 18