Espectroscopia anelástica em ligas de Nb-16% p. Ti

Abstract

Átomos de oxigênio, presentes em metais com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, são localizados preferencialmente em sítios octaedrais. Na ausência de uma tensão mecânica externa, estes átomos são distribuídos aleatoriamente. Na presença de oscilações mecânicas, a redistribuição dos átomos nos diferentes sítios deve ocorrer pela interação com esta tensão, levando a perdas na energia elástica. Este trabalho mostra o estudo da interação de átomos de oxigênio presentes em amostras da liga Nb-16% p. Ti, utilizando um pêndulo de torção. Os resultados mostram espectros bastante complexos, que foram decompostos em seus picos constituintes, representando os processos de relaxação devido à reorientação induzida por tensão de átomos e pares de átomos de oxigênio em torno de átomos de nióbio da matriz metálica e átomos de oxigê-nio em torno de átomos de titânio (interação substitucional-intersticial). Palavras-Chave: atrito interno, difusão, intersticiais, ligas de Nb-Ti IntroduçãoÁtomos de impurezas intersticiais como oxigênio, nitrogênio, carbono e hidrogênio presentes em metais com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, tais como nióbio, vanádio, tântalo e suas ligas, alteram de maneira significativa as propriedades mecânicas destes metais e ligas. Em estruturas cristalinas deste tipo, tais elementos intersticiais localizam-se geralmente em sítios octaedrais. Na presença de uma tensão mecânica externa, estes elementos intersticiais se redistribuem nos diferentes sítios causando perda na energia elástica, difundindo-se na matriz metálica por meio de saltos entre sítios energeticamente equivalentes, causando distorções locais. A interação destes elementos intersticiais com os metais do grupo V tem sido bastante estudada por meio de medidas de atrito interno em função da temperatura [1][2][3][4] . Em metais que apresentam átomos de impurezas dissolvidos intersticialmente em sua estrutura, observam-se picos no espectro de atrito interno em função da temperatura.Cada espécie de átomos de soluto intersticial dá origem a um máximo no espectro da perda da energia elástica. Os princípios da natureza elástica deste fenômeno foram estabelecidos por Snoek 5 que postulou que estes átomos reorientam-se sob a ação de uma tensão externa aplicada. O pico no espectro de atrito interno em função da temperatura devido a esta reorientação ficou conhecido como Pico de Snoek.Em ligas com baixa concentração de intersticiais, o pico de Snoek é muito bem ajustado utilizando-se as equações de Debye 6 , no qual a largura a meia altura descreve a reorientação termicamente ativada de átomos isolados do soluto. Quando há agrupamentos de dois ou mais átomos intersticiais estes interagem entre si causando um alargamento da estrutura de relaxação, representado pela superposição de vários picos, um para cada tipo de interação.Este trabalho mostra o estudo da interação de átomos de oxigênio presentes numa amostra da liga Nb-16% p. Ti por meio de medidas de espectroscopia anelástica (atrito interno).