Os pesquisadores usam nióbio, molibdênio para encontrar ligas tolerantes ao calor para aeronaves

Barra de cristal de nióbio. (Imagem de Dnn87, Wikimedia Commons).

Pesquisadores da Universidade de Kyoto, no Japão, mediram o que acontece no nível micro quando a pressão é aplicada em minúsculas amostras de metais contendo siliceto de nióbio, que são materiais promissores que podem suportar altas temperaturas e melhorar a eficiência das turbinas a gás em usinas de energia e aeronaves.

Em um artigo publicado na revista Science and Technology of Advanced Materials, os cientistas relatam que seus resultados demonstram o que há de mais avançado na pesquisa sobre o comportamento da deformação plástica em materiais cristalinos.

A deformação plástica descreve a distorção que ocorre no nível atômico quando uma força sustentada é aplicada a um cristal. Usando uma nova abordagem para medir sistematicamente a deformação plástica em cristais, a equipe liderada por Kyosuke Kishida descobriu que o processo se mostra promissor para uso em turbinas a gás de alta temperatura.

Em detalhes, a equipe mediu a deformação plástica em um siliceto de nióbio chamado alfa-Nb5Si3. Minúsculos "micropilares" desses cristais foram expostos a quantidades muito pequenas de estresse usando uma máquina com um penetrador de perfuração plana em sua extremidade.

A tensão foi aplicada a diferentes faces da amostra para determinar onde e como a deformação plástica ocorre dentro do cristal. Usando microscopia eletrônica de varredura nas amostras antes e depois do teste, eles foram capazes de detectar os planos e direções nas quais a deformação ocorreu.

Isso foi seguido por estudos de simulação baseados em cálculos teóricos para entender melhor o que estava acontecendo no nível atômico. Finalmente, a equipe comparou os resultados com os de siliceto de molibdênio contendo boro (Mo5SiB2) que eles examinaram anteriormente.

“Descobrimos que a falha instantânea ocorre com bastante facilidade em alpha-Nb5Si3, que está em contraste marcante com Mo5SiB2”, disse Kishida em um comunicado à mídia.

Isso pode significar que alpha-Nb5Si3 está em desvantagem em comparação com Mo5SiB2 para uso como um componente de reforço em ligas à base de metal. Kishida e sua equipe pensam, no entanto, que a fragilidade inerente deste material poderia ser melhorada com a adição de outros elementos de liga.