Efeito do nitrogênio nas propriedades anelásticas de Nb e ligas Nb-1,0%pZr

Abstract

O desenvolvimento científico e tecnológico na área de novos materiais contribui para diversas aplicações do nióbio e suas ligas nas indústrias aeroespacial, aeronáutica, automobilística, naval, usinas nucleares, etc. O Brasil lidera o cenário mundial na oferta de nióbio, atingindo uma participação de 92,4% da produção mundial, justificando, assim, o interesse no estudo desse metal. Este trabalho tem dois objetivos: o primeiro é garantir a introdução do nitrogênio em solução sólida intersticial na matriz metálica Nb sob pressão parcial na ordem de 'X POT.-4' Torr e temperatura na ordem de 173 K, com diferentes tempos de dopagens; e, o segundo é caracterizar a liga Nb-1,0%pZr em termos de suas propriedades anelásticas, com diferentes concentrações de nitrogênio em solução sólida, tendo como referência padrão o metal nióbio. Pelo emprego do método de Espectroscopia Mecânica com base na técnia de atrito interno, que fornece informações sobre as interações Gás-Metal e outras técnicas auxiliares, como Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica, foi possível mostrar a introdução de nitrogênio em solução em nióbio sob baixas condições de temperatura e pressão. Além disso, foi efetuada a caracterização anelástica da liga Nb-1,0%pZr em função do aumento da concentração de nitrogênio em solução sólida.

The scientific and technological development in the area of new materials has contributed to severa applications of niobium and its alloys to the aerospatial, aeronautical, automotive and naval industries, nuclear power stations, among others. Brazil is a worldwide leader in the supply of supply of niobium, reaching 92.4% share in the world production, thus justifying the interest in the study of that metal. In the present paper, there are two objectives: the first is to guarantee the introduction of nitrogen in an interstitial solid solution of niobium under partial pressure of 10-4 Torr and at a temperature of aound 1373 K, with different doping times. The second one is to characterize a Nb-1,0%Zr alloy according to its anelastic relaxation properties, with different nitrogen concentration in a solid solution, having niobium as a reference. By using Mechanical Spectroscopy, and bases on the internal friction technique - which provides information on Metal-Gas interactions and others auxiliary techniques, such as X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy - it was possible to show the introduction of nitrogen in a solid solution in niobium at a low temperature and pressure conditions. In addition, the anelastic characterization of the Nb-1,0%Zr alloy was performed in therms of the nitrogen concentration in a solid solution, showing complex anelastic relaxation structures, which were decomposed into their component relaxation processes due to stress-induced ordering of oxygen and nitrogen atoms around niobium and zirconium atoms.