Em dois estudos recentes, pesquisadores do Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) utilizaram difração de raios X e microscopia eletrônica para investigar aços produzidos por fusão a laser em leito de pó (LPBF). Durante esse processo, o rápido aquecimento e resfriamento causados pelo laser criam características únicas nas microestruturas do material.
Durante o tratamento térmico, um material começa a se curar por meio de um processo chamado recuperação, em que altas temperaturas permitem que os átomos se desloquem e reparem discordâncias. Isso pode levar à recristalização, onde novos grãos livres de deformação substituem completamente a estrutura original. No entanto, manter algumas discordâncias pode ser benéfico, pois promove a precipitação de partículas que, nas quantidades certas, podem melhorar ainda mais o desempenho de um material.
Em um dos estudos, os pesquisadores de Argonne se concentraram em amostras impressas em LPBF de 316H, um material estrutural bem conhecido em sua forma forjada.
Os pesquisadores utilizaram os dados estruturais detalhados obtidos no Centro de Materiais em Nanoescala (CNM) e na Fonte Avançada de Fótons (APS) de Argonne – duas instalações do Departamento de Ciência do Departamento de Energia no laboratório – e relacionaram os dados às propriedades mecânicas, incluindo resistência à tração e resistência à fluência. Uma consideração importante para a indústria nuclear, a fluência é a deformação lenta de um material sob uma carga mecânica constante.
O outro estudo concentrou-se no A709, um aço inoxidável mais novo e avançado, projetado para ambientes de alta temperatura, como aqueles dentro de reatores de sódio rápidos. Neste primeiro experimento, os pesquisadores investigaram amostras de A709 impressas em LPBF. Eles também estudaram as resistências das amostras tratadas termicamente sob tensão. Tanto à temperatura ambiente quanto a 550 °C (1022 °F) – uma temperatura relevante para reatores de sódio rápidos – o A709 impresso apresentou resistências à tração mais altas do que o A709 forjado. Isso provavelmente ocorreu porque as amostras impressas começaram com mais discordâncias, o que também promoveu a formação de mais precipitados durante o tratamento térmico.
“Nossa pesquisa está fornecendo recomendações práticas sobre como tratar essas ligas”, disse Xuan Zhang, cientista de materiais da Argonne e coautor de ambos os estudos. “Mas acredito que nossa maior contribuição é uma maior compreensão fundamental dos aços impressos ”. Para saber mais sobre os aços, acesse o site.
