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Previous issue date: 2007-03-08 === Financiadora de Estudos e Projetos === The understanding of the law that explain why certain alloys form amorphous
structure by cooling the molten melt under cooling rates lower than others alloys
remains as one of the great challenges of the materials science and
engineering. There is not only scientific but also technological importance in
determining the best compositions that can form such metastable structures
with larger simplicity. In an effort for elucidating part of this mystery diverse
models and criteria are promising: i) of topological instability, "λ criterion", and ii)
the thermodynamic approach, "γ* criterion". The application of this last one in
binary systems showed excellent prediction of the amorphous former
compositions. Although, experimental results through the years have proven
that multi-component systems, especially ternary ones, are more suitable to
form bulk samples with amorphous structure. The goal of this thesis is to search
compositions with high glass forming ability, by means of the application of
models and criterions focusing on systems based on chemical elements of
relative low cost. An extension of the γ* criterion , for ternary systems, was
developed and valided for Cu-Zr-Al alloys. That extension of the γ* criterion
was, combined with the λ-criterion , applied to select new alloy compositions
with high glass forming ability in Ni-Ti and Ni-Nb-B systems. The combined use
of both criterions was quite powerful tool in the selection of alloys with the
higher GFA. === O entendimento das leis que explicam por que determinadas ligas formam
estrutura amorfa pelo resfriamento a partir do estado fundido sob taxas de
resfriamento menores do que outras ligas permanece como um dos grandes
desafios da ciência e engenharia de materiais. O entendimento desse aspecto
fundamental dessa nova classe de materiais metálicos tem uma importância
tecnológica bastante grande, pois possibilitará a descoberta de novas
composições de ligas com alta Tendência de Formação de Estrutura Amorfa,
TFA. Nesse sentido, diversos modelos/critérios têm sido propostos para
correlacionar aspectos composicionais com a TFA, com destaque para os
modelos: i) de instabilidade topológica, critério λ , e ii) aproximação
termodinâmica, critério γ* . A aplicação deste último em sistemas binários se
mostrou excelente na predição de composições formadoras de amorfos.
Resultados experimentais ao longo dos anos evidenciaram que sistemas
multicomponentes, no mínimo ternários, são mais adequados para formar
amostras de grande volume com estrutura amorfa. O objetivo desta tese foi
buscar novas composições de ligas que apresentem alta TFA, em sistemas
baseados em elementos metálicos tradicionais e acessíveis, mediante a
aplicação dos modelos/critérios já estabelecidos. Uma extensão ao critério γ*
para sistemas ternários foi desenvolvida e validada para ligas do sistema Cu-
Zr-Al. Essa extensão do critério γ* foi, combinada com o critério λ, aplicada
para a seleção de novas ligas com alta TFA nos sistemas Ni-Ti e Ni-Nb-B. O
uso combinado de ambos os modelos se mostrou ferramenta bastante
poderosa na seleção de ligas com a maior TFA.
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