Estudo Mecano Metalúrgico de fios de Ti-Ni para aplicação em atuadores de válvulas de fluxos

Abstract

O desenvolvimento acelerado da tecnologia e a enorme massa de investimentos na busca por miniaturização dentro das grandes áreas do conhecimento permite o desenvolvimento de materiais funcionais. Os materiais que apresentam o efeito memória de forma encontram-se, juntamente com as cerâmicas piezoelétricas e os polímeros eletroativos, classificados dentro deste grande grupo. As ligas de Ti-Ni são as mais bem sucedidas e exploradas dentre aquelas que exibem o Efeito Memória de Forma (EMF). O grande interesse neste tipo de material esta relacionado com as propriedades particulares das transformações martensítica que com as propriedades de resistência mecânica, ductilidade, resistência à fadiga e dureza conferem a estes materiais, condições adequadas para o funcionamento como sensores/atuadores. Este trabalho foi desenvolvido baseado no fato de que os tratamentos termomecânicos podem alterar as propriedades deste tipo de material. Procedimentos termomecânicos realizados em fios comerciais de Ti-Ni são utilizados na obtenção e treinamento de atuadores com a forma de molas helicoidais. A aplicação destes elementos se destina ao uso de suas propriedades funcionais na substituição do sistema de acionamento de válvulas de fluxo. Esta pesquisa é desenvolvida através de um conjunto de técnicas que formam o procedimento experimental, entre as técnicas direcionadas a caracterização dos fios de Ti-Ni foram utilizadas a calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios-X (DRX) e a microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). O comportamento mecânico dos materiais foi avaliado por meio de ensaio de tração, dureza Vickers e pela investigação do comportamento da força gerada pelo fio e atuador quando da passagem de corrente elétrica. Os resultados obtidos permitiram a análise de parâmetros como temperatura e entalpia de transformação, tratamento térmico e resistência mecânica. A análise dos resultados mostra que: a) os tratamentos térmicos induzem alterações na estrutura do material, deslocando as temperaturas de transformação; b) a transformação de fase em duas etapas pode influenciar o desempenho da recuperação de forma em função do rearranjo dos defeitos e c) O tratamento térmico a temperatura de 400ºC (BSW-T1) produz propriedades adequadas para a aplicação do atuador no acionamento de válvulas de fluxo