Numa era de reinvenção tecnológica de ponta, liderando a vanguarda da inovação científica, a busca por materiais que combinem harmoniosamente leveza e resistência continua. Esta jornada não consiste apenas em inventar novos materiais; O objetivo é expandir os limites do que é possível em áreas como a engenharia aeroespacial e automotiva. A magia está na microestrutura do material – aqueles padrões minúsculos, muitas vezes invisíveis, que determinam suas propriedades. Decifrar e manipular estes padrões pode levar a grandes avanços, abrindo caminho para avanços antes considerados impossíveis.
Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Xi’an, na China, liderados pelo professor Li Shufeng, fizeram progressos significativos nas áreas de materiais aeroespaciais e automotivos por meio do estudo de compósitos de matriz de titânio reforçados (TMC) com bigodes de boreto de titânio em nanoescala (TiBw).
Sua pesquisa se concentrou na influência dos parâmetros característicos da escala do TiBw (como diâmetro, proporção de aspecto e dispersão) na microestrutura e no comportamento mecânico dos TMCs, fornecendo insights importantes sobre a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas. O professor Li destacou: “A microestrutura de um material determina suas propriedades macroscópicas. Estamos empenhados em regular ativamente a microestrutura do TMC.” Ele enfatizou a importância de determinar o comportamento do material no nível microscópico.
Para preparar materiais compósitos, a equipe propôs projetar um pó composto esférico Ti64-TiBw contendo TiBw em nanoescala por meio do processo de atomização por gás de fusão por indução eletrônica (EIGA) e preparar ainda mais materiais compósitos Ti64-TiBw por meio do método EBM para controlar efetivamente os parâmetros característicos de escala de TiBw em TMCs. “No pó composto esférico Ti64-TiBw que projetamos, o TiBw é distribuído ao longo dos limites dos grãos em escala nanométrica, formando uma estrutura de rede descontínua. E essa estrutura de rede é mantida no material compósito EBM-Ti64-TiBw.” Dr. Liu explicou, esclarecendo a estrutura complexa desses materiais.
Conhecidos por sua resistência superior, rigidez e resistência a altas temperaturas, esses TMCs desempenham um papel fundamental nas indústrias de alta tecnologia, especialmente nas indústrias aeroespacial e automotiva. O professor Li Shufeng esclareceu a importância de suas descobertas: “Ao utilizar o processo de resfriamento rápido em EIGA e EBM, o TiBw em nanoescala pode ser obtido no TMC. Isso fornece uma base experimental para os pesquisadores ampliarem a janela de controle do tamanho do TiBw e estudarem o impacto do tamanho do TiBw na microestrutura e nas propriedades do TMC. “
Este estudo destaca a importância de compreender a evolução do parâmetro característico de mesoescala TMC TiBw. “À medida que a temperatura do tratamento térmico aumenta, o TiBw em nanoescala no compósito EBM-Ti64-TiBw começa a engrossar até o nível de mícron, fazendo com que a microestrutura na matriz Ti64 mude. O aumento no TiBw segue um mecanismo de crescimento natural chamado amadurecimento de Ostwald, “O professor Li apontou.
Este trabalho inovador abre caminho para o desenvolvimento de materiais avançados essenciais para as indústrias aeroespacial e automotiva. A capacidade de ajustar as propriedades desses compósitos oferece a oportunidade de produzir materiais leves e resistentes para atender aos altos padrões dessas indústrias.
Referência do diário
Zhang Yiming, Li Shufeng, Wang Shaodi, Pan Deng, Liu Lei, Li Shaolong, Gao Lina, Liu Huiying, Zhang Xin, Li Bo, Zhou Shengyin. “Evolução microestrutural de compósitos Ti64-TiBw por fusão em leito de pó por feixe de elétrons usando o pó compósito preparado como matéria-prima.” Jornal de Pesquisa e Tecnologia de Materiais 27 (2023). Número digital: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.11.159.
Sobre o autor
Liu Lei Nascido em Xi’an, China, em 1994, doutorando. Ele recebeu um diploma de bacharel em física de materiais e um mestrado em ciência e engenharia de materiais pela Universidade de Tecnologia de Xi’an em 2017 e 2020, respectivamente. De 2023 a 2024, será colaborador internacional de pesquisa conjunta no Instituto de Conexão e Soldagem da Universidade de Osaka, Japão. Sua pesquisa concentra-se nos mecanismos de deformação e comportamento mecânico de compósitos heteroestruturados com matriz de titânio fabricados por metalurgia do pó e manufatura aditiva.
Shufeng Li, PhDProfessor da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Tecnologia de Xi’an e professor convidado do Instituto de Conexão e Soldagem da Universidade de Osaka. Ao mesmo tempo, ele atua como diretor do Laboratório Principal Provincial de Shaanxi de Metalurgia do Pó e Fabricação de Aditivos de Materiais Compósitos de Matriz Metálica e do Laboratório Principal de Xi’an de Materiais Avançados de Metalurgia do Pó e Novas Tecnologias. Dr. Li Shufeng recebeu seu bacharelado e mestrado em formação e controle de materiais pela Universidade de Tecnologia de Xi’an, China, e seu doutorado em engenharia mecânica pela Universidade Nihon em Tóquio, Japão. De 2009 a 2012, realizou pesquisa de pós-doutorado no Instituto de Pesquisa de Conexão e Soldagem da Universidade de Osaka. De 2012 a 2013, atuou como distinto professor assistente na Universidade de Osaka, província de Osaka. Ele ganhou o Prêmio de Progresso de Pesquisa da Associação Japonesa de Metalurgia da Pólvora em 2013 e o Prêmio de Ciência e Tecnologia do Ministro da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia do Japão em 2014. A pesquisa do Dr. Li Shufeng se concentra na regulação dos canais iônicos cardíacos e no estudo dos mecanismos de arritmia. Publicou quase 200 artigos de pesquisa originais revisados por pares em periódicos de renome internacional, como PNAS, Acta Materialia e Further Manufacturing.
