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As multicamadas nanométricas reactivas têm um elevado potencial de aplicação em processos de união podendo melhorar consideravelmente os processos convencionais; estas multicamadas podem funcionar como fontes locais de calor e promover a fusão localisada e controlada de soldas ou ligas de brasagem permitindo assim a união entre materiais dissimilares e de difícil ligação.
Estes materiais reactivos são constituídos por camadas nanométricas alternadas de metais com entalpias de mistura fortemente negativas. A ignição da reacção pode ser iniciada por um impulso térmico local que origina uma reacção exotérmica rápida que se auto-propaga. Apesar da temperatura da reacção ser muito elevada, o calor total libertado é pequeno devido à fina espessura da camada.
O objectivo principal deste projecto é optimizar a ligação de aluminetos de titânio a superligas de níquel e a aços utilizando o que designamos por nano-brasagem. Esta técnica usa uma liga de brasagem especial que consiste em multicamadas nanométricas reactivas e alternadas de Me (um metal que é Ni ou Pt) e Al combinadas com uma liga de brasagem convencional (Ti-Cu-Ni, Ti-Ni ou uma à base de Ag-Cu). A nano-brasagem, em que é possível associar as vantagens da brasagem por difusão a ligações processadas a baixa temperatura, apresenta uma série de vantagens quando comparada com os processos de ligação convencionais: não são necessárias fontes de calor externas (excepto para iniciar a reacção); a ligação pode ser realizada em qualquer tipo de atmosfera; as temperaturas dos componentes a ligar não são significativamente aumentadas. Estas características permitem a união de materiais muito sensíveis a variações térmicas e de componentes fabricados com materiais que exibem coeficientes de expansão térmica muito diferentes.
Os parâmetros do processamento da ligação dependem das características físicas dos materiais a unir e da liga utilizada na nano-brasagem. Neste projecto as multicamadas serão depositadas por  |
Resumo
As multicamadas nanométricas reactivas têm um elevado potencial de aplicação em processos de união podendo melhorar consideravelmente os processos convencionais; estas multicamadas podem funcionar como fontes locais de calor e promover a fusão localisada e controlada de soldas ou ligas de brasagem permitindo assim a união entre materiais dissimilares e de difícil ligação.
Estes materiais reactivos são constituídos por camadas nanométricas alternadas de metais com entalpias de mistura fortemente negativas. A ignição da reacção pode ser iniciada por um impulso térmico local que origina uma reacção exotérmica rápida que se auto-propaga. Apesar da temperatura da reacção ser muito elevada, o calor total libertado é pequeno devido à fina espessura da camada.
O objectivo principal deste projecto é optimizar a ligação de aluminetos de titânio a superligas de níquel e a aços utilizando o que designamos por nano-brasagem. Esta técnica usa uma liga de brasagem especial que consiste em multicamadas nanométricas reactivas e alternadas de Me (um metal que é Ni ou Pt) e Al combinadas com uma liga de brasagem convencional (Ti-Cu-Ni, Ti-Ni ou uma à base de Ag-Cu). A nano-brasagem, em que é possível associar as vantagens da brasagem por difusão a ligações processadas a baixa temperatura, apresenta uma série de vantagens quando comparada com os processos de ligação convencionais: não são necessárias fontes de calor externas (excepto para iniciar a reacção); a ligação pode ser realizada em qualquer tipo de atmosfera; as temperaturas dos componentes a ligar não são significativamente aumentadas. Estas características permitem a união de materiais muito sensíveis a variações térmicas e de componentes fabricados com materiais que exibem coeficientes de expansão térmica muito diferentes.
Os parâmetros do processamento da ligação dependem das características físicas dos materiais a unir e da liga utilizada na nano-brasagem. Neste projecto as multicamadas serão depositadas por pulverização catódica e produzidas à medida das características dos materiais a unir.
Uma das questões a que se pretende responder com a investigação a desenvolver é se a extremamente rápida velocidade de reacção, que causa localmente elevadas variações de temperatura, transfere calor em quantidade e tempo suficientes para permitir a fusão total da liga de brasagem. Este problema implica que para cada situação sejam optimizados os parâmetros da multicamada que determinam o calor libertado e que são o período nanométrico das camadas, a relação entre as espessuras das camadas de Al e Me e o número total de camadas nanométricas depositadas. Estas multicamadas serão depositadas nos componentes a unir e/ou nas ligas de brasagem convencionais.
Diversas condições de processamento, em que se variam a pressão aplicada aos componentes, a atmosfera utilizada e a temperatura, serão testadas para se tentar obter ligações de elevado desempenho. A ignição da multicamada reactiva será promovida por um aumento da temperatura.
Será feita a caracterização microestrutural e mecânica das ligações obtidas por nano-brasagem. Com a caracterização microestrutural procurar-se-à também compreender os processos de reacção e de formação dos produtos dessa reacção.
Como referido, o objectivo global deste trabalho é obter juntas sás entre materiais avançados. A experiência de muitos anos de investigação na produção e caracterização de filmes finos e na ligação por difusão no estado sólido e por brasagem de aluminetos de titânio são garantia de sucesso na prossecução deste objectivo. |