Fshy609C shy Toacutepicos de Ensino de Fiacutesica I

Relatoacuterio Final

Ligas Metaacutelicas com Memoacuteria de Forma

Aluno Lucas Costa Soares ra024373Email navisfgmailcom

Orientador Adelino Aguiar Coelho ndash DFA shy Grupo de preparaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo de materiaisEmail coelhoifiunicampbr

10shy1

Resumo Neste projeto seraacute demonstrado o efeito de memoacuteria de forma na liga de niacutequelshy

titacircnio chamada Nitinol onde uma amostra de forma definida em temperatura ambiente se torna completamente maleaacutevel em temperaturas baixas e retorna ao seu formato original com o aumento da temperatura Assim seraacute ampliado o conceito de fase de um material aleacutem do que aprendemos no ensino meacutedio SoacutelidoshyLiacutequido shyGasoso

Introduccedilatildeo

Para se entender o que significa o efeito de memoacuteria de forma primeiramente temos que saber que um soacutelido cristalino eacute aquele material cuja estrutura cristalina eacute definida atraveacutes do arranjo perioacutedico tridimensional de aacutetomos e nesta classe estatildeo os metais e as ligas metaacutelicas

Normalmente nos metais e nas ligas metaacutelicas mudanccedilas de fase se datildeo quando se aquece o material ateacute seu ponto de fusatildeo forccedilandoshyos a uma mudanccedila de estrutura molecular mas as ligas metaacutelicas com memoacuteria de forma ao sofrerem uma alteraccedilatildeo de temperatura passam por uma mudanccedila de fase enquanto estatildeo no estado soacutelido bem abaixo de seu ponto de fusatildeo

Para essa mudanccedila de fase em particular daacuteshyse o nome de transformaccedilatildeo martensiacutetica Essa transformaccedilatildeo se caracteriza principalmente por modificar a estrutura cristalina da amostra que leva agrave formaccedilatildeo de uma nova fase mais estaacutevel atraveacutes de uma reordenaccedilatildeo atocircmica a distacircncias curtas Esta mudanccedila de fase acontece em temperaturas bem definidas que dependem da composiccedilatildeo de cada material As duas fases recebem os nomes de Martensita e Austenita A Martensita eacute a fase de baixa temperatura de estrutura com pouca simetria geralmente romboeacutedrica e muito deformaacutevel enquanto a Austenita eacute a fase de alta temperatura dura e de estrutura geralmente cuacutebica

Fig1 Mudanccedila de fase austenita para martensita e novamente para austenita com ecircnfase na rede cristalina de pouca simetria e deformaacutevel da fase martensita

10shy2

O efeito de memoacuteria de forma acontece quando esfriamos a liga ateacute atingir sua fase martensita (a) Nesta fase o material se torna extremamente maleaacutevel e eacute facilmente deformaacutevel Aplicando uma forccedila externa a amostra adquire uma nova forma (b) mas ao ser aquecida a liga passa para sua fase austenita recuperando sua forma original (c) Ao ser novamente resfriada ela passa novamente para sua fase martensita modificando sua estrutura cristalina sem alterar sua forma macroscoacutepica (d) Tambeacutem se daacute o nome de Efeito de memoacuteria de forma de 1 caminho para este tipo de efeito

Fig2 Efeito memoacuteria de formaA propriedade de memoacuteria de forma eacute conhecida desde a deacutecada de 30

basicamente em ligas compostas principalmente de cobre mas foi o efeito de memoacuteria de forma na de liga de niacutequelshytitacircnio descoberta por William Buehler no Laboratoacuterio de Material Beacutelico Naval dos EUA (sigla NOL em inglecircs dando origem ao nome comercial da liga Nitinol) em 1962 que permitiu o desenvolvimento destes materiais pelo fato de serem mais faacuteceis de trabalhar e menos prejudiciais agrave sauacutede que as outras ligas conhecidas

O Nitinol apresenta uma gama muito grande de aplicaccedilotildeesDevido a sua grande biocompatibilidade sua resistecircncia mecacircnica e resistecircncia a

corrosatildeo o nitinol eacute utilizado em vaacuterias aacutereas da medicinashyPlacas oacutesseas utilizadas para substituir ossos fraturadosshyCateteresshyFiltros para veia cava que reteacutem coaacutegulosshyFios ortodocircnticos para utilizaccedilatildeo em aparelhos de correccedilatildeo dentaacuteriashyInstrumentaccedilatildeo Meacutedica

Tambeacutem eacute utilizada a liga em outras aacutereas comoshyAeronaacuteuticashyRoboacuteticashyJuntas para tubosshyArmaccedilotildees de oacuteculos

Algumas outras ligas que tambeacutem apresentam o efeito de memoacuteria de forma satildeo(em porcentagem atocircmica)AgshyCd com 4449 de Cd AushyCd com 46550 de Cd CushySn com 15 de Sn FeshyPt com 25 de Pt MnshyCu com 535 de Cu Entre outras

10shy3

Parte Experimental

O trabalho realizado pode ser dividido em 2 partes

1shy Fabricaccedilatildeo da liga

Para fundir as amostras de niacutequel e de titacircnio foi utilizada a teacutecnica de fundiccedilatildeo por arco voltaico em ambiente inerte isto eacute em uma cacircmara onde se coloca os metais em um cadinho de cobre refrigerado eacute feito vaacutecuo por uma bomba mecacircnica Feito o vaacutecuo preencheshyse a cacircmara com gaacutes argocircnio e estabeleceshyse uma diferenccedila de tensatildeo(em torno de 40kV) entre um eletrodo moacutevel e as amostras ateacute obtermos a passagem de corrente eleacutetrica Assim uma alta temperatura eacute atingida e obtemos a liga NiTi ou Nitinol

Fig3 Cacircmara de fusatildeo do Laboratoacuterio De Baixas Temperaturas

Fig4 Amostra sendo fundida dentro da cacircmaraForam realizadas trecircs tentativas de produccedilatildeo da liga A primeira e a segunda

10shy4

tentativa foram feitas na cacircmara do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas Foram produzidos nestes casos dois lingotes de 5 gramas de porcentagem atocircmica 50shy50 No primeiro lingote foi tentada uma laminaccedilatildeo a temperatura ambiente mas a amostra se mostrou muito dura e acabou se fragmentando em pedaccedilos O segundo lingote saiu da cacircmara com uma camada superficial bastante oxidada e por isso foi descartado pois a contaminaccedilatildeo com oxigecircnio destroacutei a propriedade de memoacuteria de forma

Fig5 Amostras 1 e 2 produzidasO terceiro lingote foi produzido da mesma maneira dos anteriores mas em um

forno da Faculdade Engenharia Mecacircnica Neste caso produzimos um lingote de 30 gramas de NiTi de porcentagem atocircmica 50shy50 Antes de trabalharmos na peccedila produzida fizemos alguns testes na amostra para confirmar que realmente produzimos Nitinol

Primeiramente cortamos 2 pequenos pedaccedilos da amostra utilizando uma serra de diamante Um dos pedaccedilos foi lixado e polido nas maacutequinas do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas(LBT) para ser feita uma metalografia e determinar se a amostra eacute monofaacutesica O outro pedaccedilo foi lixado ateacute ter o formato de uma pequena lacircmina onde foi feita uma difraccedilatildeo de raiosshyx para determinaccedilatildeo das fases da amostra

Fig6 Amostra 3 sendo cortada para anaacutelise de metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyxA metalografia realizada tambeacutem no LBT inicialmente mostrou uma amostra bem

uniforme portanto monofaacutesica mas apoacutes um ataque quiacutemico em sua superfiacutecie foi

10shy5

observada claramente a presenccedila de duas ou mais fases

Fig7 Metalografia da amostra 3 antes do ataque quiacutemico onde vemos uma grande uniformidade e assim apenas uma fase

Fig8 Metalografia apoacutes ataque quiacutemico onde se observa gratildeos que mostram aparentemente duas fases distintas na amostra

A difraccedilatildeo de raiosshyx foi realizada no Laboratoacuterio de Difraccedilatildeo de raiosshyx do Prof Lisandro Pavie Cardoso com a ajuda do Pesquisador Colaborador Adenilson

O resultado observado no graacutefico abaixo concordou com a metalografia pois vemos logo abaixo do espectro de difraccedilatildeo linhas azuis que mostram onde estatildeo os picos do NiTi concordando bem com o espectro sendo o deslocamento entre eles apenas diferenccedilas no paracircmetro de rede das amostras mas vemos tambeacutem que os picos satildeo largos e que outros picos pouco intensos natildeo correspondentes as linhas do Nitinol aparecem no espectro A partir disso podemos inferir que a amostra tem outras fases Atraveacutes de uma pesquisa na base bibliograacutefica do programa XPert Phillips natildeo foi possiacutevel identificar a fase extra mas tivemos evidecircncias de ser niacutequel natildeo fundido entre a amostra

Position [curren2Theta]

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

2000

4000

6000

NITINOLRD

Fig9 Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 com linhas de intensidade do NiTi em azulConsultando o diagrama de fases dos compostos binaacuterios de niacutequelshytitacircnio

10shy6

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

O efeito de memoacuteria de forma acontece quando esfriamos a liga ateacute atingir sua fase martensita (a) Nesta fase o material se torna extremamente maleaacutevel e eacute facilmente deformaacutevel Aplicando uma forccedila externa a amostra adquire uma nova forma (b) mas ao ser aquecida a liga passa para sua fase austenita recuperando sua forma original (c) Ao ser novamente resfriada ela passa novamente para sua fase martensita modificando sua estrutura cristalina sem alterar sua forma macroscoacutepica (d) Tambeacutem se daacute o nome de Efeito de memoacuteria de forma de 1 caminho para este tipo de efeito

Fig2 Efeito memoacuteria de formaA propriedade de memoacuteria de forma eacute conhecida desde a deacutecada de 30

basicamente em ligas compostas principalmente de cobre mas foi o efeito de memoacuteria de forma na de liga de niacutequelshytitacircnio descoberta por William Buehler no Laboratoacuterio de Material Beacutelico Naval dos EUA (sigla NOL em inglecircs dando origem ao nome comercial da liga Nitinol) em 1962 que permitiu o desenvolvimento destes materiais pelo fato de serem mais faacuteceis de trabalhar e menos prejudiciais agrave sauacutede que as outras ligas conhecidas

O Nitinol apresenta uma gama muito grande de aplicaccedilotildeesDevido a sua grande biocompatibilidade sua resistecircncia mecacircnica e resistecircncia a

corrosatildeo o nitinol eacute utilizado em vaacuterias aacutereas da medicinashyPlacas oacutesseas utilizadas para substituir ossos fraturadosshyCateteresshyFiltros para veia cava que reteacutem coaacutegulosshyFios ortodocircnticos para utilizaccedilatildeo em aparelhos de correccedilatildeo dentaacuteriashyInstrumentaccedilatildeo Meacutedica

Tambeacutem eacute utilizada a liga em outras aacutereas comoshyAeronaacuteuticashyRoboacuteticashyJuntas para tubosshyArmaccedilotildees de oacuteculos

Algumas outras ligas que tambeacutem apresentam o efeito de memoacuteria de forma satildeo(em porcentagem atocircmica)AgshyCd com 4449 de Cd AushyCd com 46550 de Cd CushySn com 15 de Sn FeshyPt com 25 de Pt MnshyCu com 535 de Cu Entre outras

10shy3

Parte Experimental

O trabalho realizado pode ser dividido em 2 partes

1shy Fabricaccedilatildeo da liga

Para fundir as amostras de niacutequel e de titacircnio foi utilizada a teacutecnica de fundiccedilatildeo por arco voltaico em ambiente inerte isto eacute em uma cacircmara onde se coloca os metais em um cadinho de cobre refrigerado eacute feito vaacutecuo por uma bomba mecacircnica Feito o vaacutecuo preencheshyse a cacircmara com gaacutes argocircnio e estabeleceshyse uma diferenccedila de tensatildeo(em torno de 40kV) entre um eletrodo moacutevel e as amostras ateacute obtermos a passagem de corrente eleacutetrica Assim uma alta temperatura eacute atingida e obtemos a liga NiTi ou Nitinol

Fig3 Cacircmara de fusatildeo do Laboratoacuterio De Baixas Temperaturas

Fig4 Amostra sendo fundida dentro da cacircmaraForam realizadas trecircs tentativas de produccedilatildeo da liga A primeira e a segunda

10shy4

tentativa foram feitas na cacircmara do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas Foram produzidos nestes casos dois lingotes de 5 gramas de porcentagem atocircmica 50shy50 No primeiro lingote foi tentada uma laminaccedilatildeo a temperatura ambiente mas a amostra se mostrou muito dura e acabou se fragmentando em pedaccedilos O segundo lingote saiu da cacircmara com uma camada superficial bastante oxidada e por isso foi descartado pois a contaminaccedilatildeo com oxigecircnio destroacutei a propriedade de memoacuteria de forma

Fig5 Amostras 1 e 2 produzidasO terceiro lingote foi produzido da mesma maneira dos anteriores mas em um

forno da Faculdade Engenharia Mecacircnica Neste caso produzimos um lingote de 30 gramas de NiTi de porcentagem atocircmica 50shy50 Antes de trabalharmos na peccedila produzida fizemos alguns testes na amostra para confirmar que realmente produzimos Nitinol

Primeiramente cortamos 2 pequenos pedaccedilos da amostra utilizando uma serra de diamante Um dos pedaccedilos foi lixado e polido nas maacutequinas do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas(LBT) para ser feita uma metalografia e determinar se a amostra eacute monofaacutesica O outro pedaccedilo foi lixado ateacute ter o formato de uma pequena lacircmina onde foi feita uma difraccedilatildeo de raiosshyx para determinaccedilatildeo das fases da amostra

Fig6 Amostra 3 sendo cortada para anaacutelise de metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyxA metalografia realizada tambeacutem no LBT inicialmente mostrou uma amostra bem

uniforme portanto monofaacutesica mas apoacutes um ataque quiacutemico em sua superfiacutecie foi

10shy5

observada claramente a presenccedila de duas ou mais fases

Fig7 Metalografia da amostra 3 antes do ataque quiacutemico onde vemos uma grande uniformidade e assim apenas uma fase

Fig8 Metalografia apoacutes ataque quiacutemico onde se observa gratildeos que mostram aparentemente duas fases distintas na amostra

A difraccedilatildeo de raiosshyx foi realizada no Laboratoacuterio de Difraccedilatildeo de raiosshyx do Prof Lisandro Pavie Cardoso com a ajuda do Pesquisador Colaborador Adenilson

O resultado observado no graacutefico abaixo concordou com a metalografia pois vemos logo abaixo do espectro de difraccedilatildeo linhas azuis que mostram onde estatildeo os picos do NiTi concordando bem com o espectro sendo o deslocamento entre eles apenas diferenccedilas no paracircmetro de rede das amostras mas vemos tambeacutem que os picos satildeo largos e que outros picos pouco intensos natildeo correspondentes as linhas do Nitinol aparecem no espectro A partir disso podemos inferir que a amostra tem outras fases Atraveacutes de uma pesquisa na base bibliograacutefica do programa XPert Phillips natildeo foi possiacutevel identificar a fase extra mas tivemos evidecircncias de ser niacutequel natildeo fundido entre a amostra

Position [curren2Theta]

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

2000

4000

6000

NITINOLRD

Fig9 Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 com linhas de intensidade do NiTi em azulConsultando o diagrama de fases dos compostos binaacuterios de niacutequelshytitacircnio

10shy6

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

Parte Experimental

O trabalho realizado pode ser dividido em 2 partes

1shy Fabricaccedilatildeo da liga

Para fundir as amostras de niacutequel e de titacircnio foi utilizada a teacutecnica de fundiccedilatildeo por arco voltaico em ambiente inerte isto eacute em uma cacircmara onde se coloca os metais em um cadinho de cobre refrigerado eacute feito vaacutecuo por uma bomba mecacircnica Feito o vaacutecuo preencheshyse a cacircmara com gaacutes argocircnio e estabeleceshyse uma diferenccedila de tensatildeo(em torno de 40kV) entre um eletrodo moacutevel e as amostras ateacute obtermos a passagem de corrente eleacutetrica Assim uma alta temperatura eacute atingida e obtemos a liga NiTi ou Nitinol

Fig3 Cacircmara de fusatildeo do Laboratoacuterio De Baixas Temperaturas

Fig4 Amostra sendo fundida dentro da cacircmaraForam realizadas trecircs tentativas de produccedilatildeo da liga A primeira e a segunda

10shy4

tentativa foram feitas na cacircmara do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas Foram produzidos nestes casos dois lingotes de 5 gramas de porcentagem atocircmica 50shy50 No primeiro lingote foi tentada uma laminaccedilatildeo a temperatura ambiente mas a amostra se mostrou muito dura e acabou se fragmentando em pedaccedilos O segundo lingote saiu da cacircmara com uma camada superficial bastante oxidada e por isso foi descartado pois a contaminaccedilatildeo com oxigecircnio destroacutei a propriedade de memoacuteria de forma

Fig5 Amostras 1 e 2 produzidasO terceiro lingote foi produzido da mesma maneira dos anteriores mas em um

forno da Faculdade Engenharia Mecacircnica Neste caso produzimos um lingote de 30 gramas de NiTi de porcentagem atocircmica 50shy50 Antes de trabalharmos na peccedila produzida fizemos alguns testes na amostra para confirmar que realmente produzimos Nitinol

Primeiramente cortamos 2 pequenos pedaccedilos da amostra utilizando uma serra de diamante Um dos pedaccedilos foi lixado e polido nas maacutequinas do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas(LBT) para ser feita uma metalografia e determinar se a amostra eacute monofaacutesica O outro pedaccedilo foi lixado ateacute ter o formato de uma pequena lacircmina onde foi feita uma difraccedilatildeo de raiosshyx para determinaccedilatildeo das fases da amostra

Fig6 Amostra 3 sendo cortada para anaacutelise de metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyxA metalografia realizada tambeacutem no LBT inicialmente mostrou uma amostra bem

uniforme portanto monofaacutesica mas apoacutes um ataque quiacutemico em sua superfiacutecie foi

10shy5

observada claramente a presenccedila de duas ou mais fases

Fig7 Metalografia da amostra 3 antes do ataque quiacutemico onde vemos uma grande uniformidade e assim apenas uma fase

Fig8 Metalografia apoacutes ataque quiacutemico onde se observa gratildeos que mostram aparentemente duas fases distintas na amostra

A difraccedilatildeo de raiosshyx foi realizada no Laboratoacuterio de Difraccedilatildeo de raiosshyx do Prof Lisandro Pavie Cardoso com a ajuda do Pesquisador Colaborador Adenilson

O resultado observado no graacutefico abaixo concordou com a metalografia pois vemos logo abaixo do espectro de difraccedilatildeo linhas azuis que mostram onde estatildeo os picos do NiTi concordando bem com o espectro sendo o deslocamento entre eles apenas diferenccedilas no paracircmetro de rede das amostras mas vemos tambeacutem que os picos satildeo largos e que outros picos pouco intensos natildeo correspondentes as linhas do Nitinol aparecem no espectro A partir disso podemos inferir que a amostra tem outras fases Atraveacutes de uma pesquisa na base bibliograacutefica do programa XPert Phillips natildeo foi possiacutevel identificar a fase extra mas tivemos evidecircncias de ser niacutequel natildeo fundido entre a amostra

Position [curren2Theta]

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

2000

4000

6000

NITINOLRD

Fig9 Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 com linhas de intensidade do NiTi em azulConsultando o diagrama de fases dos compostos binaacuterios de niacutequelshytitacircnio

10shy6

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

tentativa foram feitas na cacircmara do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas Foram produzidos nestes casos dois lingotes de 5 gramas de porcentagem atocircmica 50shy50 No primeiro lingote foi tentada uma laminaccedilatildeo a temperatura ambiente mas a amostra se mostrou muito dura e acabou se fragmentando em pedaccedilos O segundo lingote saiu da cacircmara com uma camada superficial bastante oxidada e por isso foi descartado pois a contaminaccedilatildeo com oxigecircnio destroacutei a propriedade de memoacuteria de forma

Fig5 Amostras 1 e 2 produzidasO terceiro lingote foi produzido da mesma maneira dos anteriores mas em um

forno da Faculdade Engenharia Mecacircnica Neste caso produzimos um lingote de 30 gramas de NiTi de porcentagem atocircmica 50shy50 Antes de trabalharmos na peccedila produzida fizemos alguns testes na amostra para confirmar que realmente produzimos Nitinol

Primeiramente cortamos 2 pequenos pedaccedilos da amostra utilizando uma serra de diamante Um dos pedaccedilos foi lixado e polido nas maacutequinas do Laboratoacuterio de Baixas Temperaturas(LBT) para ser feita uma metalografia e determinar se a amostra eacute monofaacutesica O outro pedaccedilo foi lixado ateacute ter o formato de uma pequena lacircmina onde foi feita uma difraccedilatildeo de raiosshyx para determinaccedilatildeo das fases da amostra

Fig6 Amostra 3 sendo cortada para anaacutelise de metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyxA metalografia realizada tambeacutem no LBT inicialmente mostrou uma amostra bem

uniforme portanto monofaacutesica mas apoacutes um ataque quiacutemico em sua superfiacutecie foi

10shy5

observada claramente a presenccedila de duas ou mais fases

Fig7 Metalografia da amostra 3 antes do ataque quiacutemico onde vemos uma grande uniformidade e assim apenas uma fase

Fig8 Metalografia apoacutes ataque quiacutemico onde se observa gratildeos que mostram aparentemente duas fases distintas na amostra

A difraccedilatildeo de raiosshyx foi realizada no Laboratoacuterio de Difraccedilatildeo de raiosshyx do Prof Lisandro Pavie Cardoso com a ajuda do Pesquisador Colaborador Adenilson

O resultado observado no graacutefico abaixo concordou com a metalografia pois vemos logo abaixo do espectro de difraccedilatildeo linhas azuis que mostram onde estatildeo os picos do NiTi concordando bem com o espectro sendo o deslocamento entre eles apenas diferenccedilas no paracircmetro de rede das amostras mas vemos tambeacutem que os picos satildeo largos e que outros picos pouco intensos natildeo correspondentes as linhas do Nitinol aparecem no espectro A partir disso podemos inferir que a amostra tem outras fases Atraveacutes de uma pesquisa na base bibliograacutefica do programa XPert Phillips natildeo foi possiacutevel identificar a fase extra mas tivemos evidecircncias de ser niacutequel natildeo fundido entre a amostra

Position [curren2Theta]

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

2000

4000

6000

NITINOLRD

Fig9 Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 com linhas de intensidade do NiTi em azulConsultando o diagrama de fases dos compostos binaacuterios de niacutequelshytitacircnio

10shy6

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

observada claramente a presenccedila de duas ou mais fases

Fig7 Metalografia da amostra 3 antes do ataque quiacutemico onde vemos uma grande uniformidade e assim apenas uma fase

Fig8 Metalografia apoacutes ataque quiacutemico onde se observa gratildeos que mostram aparentemente duas fases distintas na amostra

A difraccedilatildeo de raiosshyx foi realizada no Laboratoacuterio de Difraccedilatildeo de raiosshyx do Prof Lisandro Pavie Cardoso com a ajuda do Pesquisador Colaborador Adenilson

O resultado observado no graacutefico abaixo concordou com a metalografia pois vemos logo abaixo do espectro de difraccedilatildeo linhas azuis que mostram onde estatildeo os picos do NiTi concordando bem com o espectro sendo o deslocamento entre eles apenas diferenccedilas no paracircmetro de rede das amostras mas vemos tambeacutem que os picos satildeo largos e que outros picos pouco intensos natildeo correspondentes as linhas do Nitinol aparecem no espectro A partir disso podemos inferir que a amostra tem outras fases Atraveacutes de uma pesquisa na base bibliograacutefica do programa XPert Phillips natildeo foi possiacutevel identificar a fase extra mas tivemos evidecircncias de ser niacutequel natildeo fundido entre a amostra

Position [curren2Theta]

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Counts

0

2000

4000

6000

NITINOLRD

Fig9 Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 com linhas de intensidade do NiTi em azulConsultando o diagrama de fases dos compostos binaacuterios de niacutequelshytitacircnio

10shy6

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

observashyse que a o composto NiTi funde de maneira congruente na temperatura de 1310oC

Foi feito entatildeo um tratamento teacutermico na amostra 3 a 1300oC por 4 dias para uma tentativa de eliminar fases que natildeo nos interessam Apoacutes o tratamento uma nova difraccedilatildeo de raiosshyx foi feita Este tratamento teacutermico foi realizado nos fornos de alta temperatura do DFA

Fig10 Forno de alta temperatura do DFA a 1300oCContrariando as expectativas observashyse que os picos do espectro ficaram ainda

menos parecidos com os picos indicados pelas linhas azuis correspondentes ao NiTi Foi possiacutevel identificar a fase Ti2Ni formada na amostra com seus picos correspondendo as linhas pretas mostrando que o tratamento teacutermico piorou a qualidade da amostra

Position [curren2Theta]

40 45 50 55

Counts

0

400

1600

NITINOL2RD

Fig11Espectro de difraccedilatildeo da amostra 3 apoacutes o tratamento teacutermico

10shy7

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

Assim natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo do Nitinol de onde iriacuteamos obter lacircminas para a demonstraccedilatildeo do efeito de memoacuteria de forma como proposto no projeto inicial

Como sugestatildeo para tentativas de futuros projetos de fabricaccedilatildeo do Nitinol aconselho utilizar o forno a arco voltaico para fundir o niacutequel e o titacircnio pois este oferece uma baixa contaminaccedilatildeo de oxigecircnio e de carbono na liga e a proporccedilatildeo de peso de 55 de niacutequel Com o lingote produzido eacute necessaacuterio trabalhar a quente a amostra alternando com o processo de recozimento isto eacute deveshyse aquecer a amostra a pelo menos 800oC para fazer a laminaccedilatildeo e a esse procedimento alternar com o aquecimento da amostra a tambeacutem 800oC deixandoshya resfriar lentamente Isto eacute necessaacuterio para a eliminaccedilatildeo da fase Ti2Ni e assim a homogenizaccedilatildeo da amostra Informaccedilotildees mais detalhadas pode ser encontrada em [1]

Este procedimento natildeo foi tentado neste projeto pelo fato de ser difiacutecil a realizaccedilatildeo do trabalho de laminaccedilatildeo a quente exigindo muito tempo e maquinaacuterio especiacutefico disponiacutevel o que natildeo dispuacutenhamos no momento

2shy Moldes atrativos para apresentaccedilatildeo do projeto feitos com fios de Nitinol comprados

Foram adquiridos fios de Nitinol gentilmente fornecidos pra empresa Dental Morelli Ltda de caracteriacutesticas

shy5594 de niacutequel em proporccedilatildeo de pesoshydiacircmetro 05 mmshycomprimento 25 metrosshytemperatura de mudanccedila austenita para martensita shy17oC

Os moldes foram feitos em latatildeo a partir do projeto feito no programa AutoCAD com a ajuda do funcionaacuterio Orival da Oficina Mecacircnica do Instituto de Fiacutesica Figuras como molas bonecos e clipes de papel puderam ser moldadas para demonstrar o efeito de memoacuteria de forma de maneira mais atrativa e educativa ao puacuteblico da apresentaccedilatildeo

O fio de Nitinol foi preso ao molde e para ele adquirir o formato do molde foi necessaacuterio aquececircshylo a 550oC por 5 minutos e resfriaacuteshylo rapidamente em aacutegua Isto foi realizado utilizando os fornos de alta temperatura do DFA

Fig12 Amostra dentro do forno do DFA a 550oC Fig13 Fio de Nitinol utilizado nos moldes

10shy8

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

Fig14 Arco de nitinol Fig15 Molde de mola e fio moldado

Fig16 Molde de clipes e fio moldado Fig17 Molde de boneco e fio moldado

ViacutedeosVideos sobre o experimento poderatildeo ser vistos no site Youtube podendo ser

acessados a partir de meu canal no site httpwwwyoutubecomusernavisf

10shy9

Descriccedilatildeo do experimento

Colocamos o fio de Nitinol em um de seus formatos em nitrogecircnio liacutequido por alguns segundos para assim deixarmos a liga em sua fase martensita Retirashyse o fio do N2 e com as matildeos o deformamos Com o fio deformado esperashyse o mesmo retornar agrave temperatura ambiente mudando para a fase austenita e consequumlentemente recuperando sua forma original

Sequumlecircncia de fotos do experimento do efeito de memoacuteria de forma

Iniacutecio fio em sua forma original Apoacutes colocarmos o fio em N2 deformamos o mesmocom as matildeos

A medida que o fio retorna agrave temperatura ambiente ele volta agrave sua forma original

10shy10

Conclusatildeo

Neste projeto tive a oportunidade de trabalhar com um material de alta tecnologia que eacute aplicado em vaacuterias aacutereas da ciecircncia e ineacutedito para muitas pessoas

As ligas com memoacuteria de forma ainda satildeo pouco estudadas e difundidas entre as faculdades brasileiras e o Nitinol ainda menos pelo fato de ser caro e de difiacutecil fabricaccedilatildeo A forma mais comum de se encontrar no Brasil Nitinol eacute na forma de pequenos fios para aparelhos ortodocircnticos de correccedilatildeo dentaacuteria

Os moldes feitos com o fio mostram o efeito memoacuteria de forma de maneira bem expliacutecita e impressionante e como o experimento eacute bastante simples de se realizar ocupando pouco espaccedilo ele pode ser facilmente feito em futuras apresentaccedilotildees em escolas ou eventos em geral

Gostei muito da realizaccedilatildeo deste trabalho pois tive a oportunidade de aprender muitas teacutecnicas utilizando muitos recursos do Instituto de Fiacutesica e conhecer muitas pessoas ligadas ao Instituto Infelizmente natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo da liga sendo este um bom tema para projetos de Iniciaccedilatildeo Cientiacutefica ou ateacute de Mestrado pois em minha pesquisa na internet natildeo encontrei nenhum grupo brasileiro que pesquisa ou fabrica Nitinol por este meacutetodo apesar de ser bastante difundido no exterior sendo publicado muitos papers na aacuterea

AgradecimentosAgradeccedilo a todos os funcionaacuterios e pesquisadores do Instituto que me ajudaram e

ensinaram muitas coisas para a realizaccedilatildeo do projeto e ao meu orientador Adelino Coelho pela atenccedilatildeo e apoio dado em todas as partes do projeto e pelo esforccedilo realizado para a conclusatildeo do mesmo

Meu orientador Adelino de Aguiar Coelho concorda com o expressado neste relatoacuterio final e deu a seguinte opiniatildeo

O aluno Lucas demonstrou grande interesse pelo trabalho se empenhando muito na preparaccedilatildeo da liga e na anaacutelise das amostras por metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyX apesar da fase TiNi fundir de maneira congruente a sua formaccedilatildeo eacute mais complicada do que o esperado necessitariacuteamos de um prazo maior para desenvolver a teacutecnica de produccedilatildeo de amostras monofaacutesicas

O Lucas idealizou as formas que daria ao fio de Nitinol fez os tratamentos teacutermicos e obteve os fios com a geometria desejada Fez tambeacutem um estudo da literatura para entender a transformaccedilatildeo de fase martensiacutetica envolvida no efeito de memoacuteria de forma

Ele estaacute de parabeacutens pelo trabalho desenvolvido

10shy11

Referecircncias

[1] Nasa report 55shyNITINOLshy THE ALLOY WITH A MEMORYITS PHYSICAL METALLURGYPROPERTIES AND APPLICATIONS CM Jackson HJ Wagner and RJ Wasilewski pode ser encontrado em httpntrsnasagovsearchjspR=672120ampid=2ampqs=Ntt3Dnitnol257C55252Bnitinol26Ntk3Dall7Call26Ntx3Dmode2520matchall7Cmode2520matchall26N3D12326Ns3DHarvestDate257c1(relatoacuterio muito completo e aprofundado sobre o Nitinol sobre todas as suas propriedades e maneiras de produccedilatildeo)[2] NITINOL MELTING AND FABRICATION Russell SM[3] Fabrication of Nitinol Materials and Components Ming H Wu Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies Kunming China P285shy292 (2001)(estas duas referecircncias satildeo muito importantes pois falam sobre os meacutetodos de fabricaccedilatildeo da liga)[4] MATERIAIS INTELIGENTES (SMART MATERIALS) Ataualpa Albert Carmo Braga e Silvio Luis Toledo de Lima Revista Cientiacutefica do IMAPES ANO 1 N 1 ABRIL DE 2003[5] Seminaacuterio Metais com memoacuteria de forma Rui F Silva Departamento de Engenharia Ceracircmica e do Vidro Universidade de Aveiro Portugal[6] httpbryoutubecomwatchv=rZpZhSdgdSIampfeature=related(viacutedeoshyaula de um professor Universidade de Berkeley onde se explica tudo sobre as propriedades do nitinol de maneira bem instrutiva)[7] httpenwikipediaorgwikiShape_memory_alloy [8] httpenwikipediaorgwikiNitinol

10shy12

Conclusatildeo

Neste projeto tive a oportunidade de trabalhar com um material de alta tecnologia que eacute aplicado em vaacuterias aacutereas da ciecircncia e ineacutedito para muitas pessoas

As ligas com memoacuteria de forma ainda satildeo pouco estudadas e difundidas entre as faculdades brasileiras e o Nitinol ainda menos pelo fato de ser caro e de difiacutecil fabricaccedilatildeo A forma mais comum de se encontrar no Brasil Nitinol eacute na forma de pequenos fios para aparelhos ortodocircnticos de correccedilatildeo dentaacuteria

Os moldes feitos com o fio mostram o efeito memoacuteria de forma de maneira bem expliacutecita e impressionante e como o experimento eacute bastante simples de se realizar ocupando pouco espaccedilo ele pode ser facilmente feito em futuras apresentaccedilotildees em escolas ou eventos em geral

Gostei muito da realizaccedilatildeo deste trabalho pois tive a oportunidade de aprender muitas teacutecnicas utilizando muitos recursos do Instituto de Fiacutesica e conhecer muitas pessoas ligadas ao Instituto Infelizmente natildeo foi possiacutevel a fabricaccedilatildeo da liga sendo este um bom tema para projetos de Iniciaccedilatildeo Cientiacutefica ou ateacute de Mestrado pois em minha pesquisa na internet natildeo encontrei nenhum grupo brasileiro que pesquisa ou fabrica Nitinol por este meacutetodo apesar de ser bastante difundido no exterior sendo publicado muitos papers na aacuterea

AgradecimentosAgradeccedilo a todos os funcionaacuterios e pesquisadores do Instituto que me ajudaram e

ensinaram muitas coisas para a realizaccedilatildeo do projeto e ao meu orientador Adelino Coelho pela atenccedilatildeo e apoio dado em todas as partes do projeto e pelo esforccedilo realizado para a conclusatildeo do mesmo

Meu orientador Adelino de Aguiar Coelho concorda com o expressado neste relatoacuterio final e deu a seguinte opiniatildeo

O aluno Lucas demonstrou grande interesse pelo trabalho se empenhando muito na preparaccedilatildeo da liga e na anaacutelise das amostras por metalografia e difraccedilatildeo de raiosshyX apesar da fase TiNi fundir de maneira congruente a sua formaccedilatildeo eacute mais complicada do que o esperado necessitariacuteamos de um prazo maior para desenvolver a teacutecnica de produccedilatildeo de amostras monofaacutesicas

O Lucas idealizou as formas que daria ao fio de Nitinol fez os tratamentos teacutermicos e obteve os fios com a geometria desejada Fez tambeacutem um estudo da literatura para entender a transformaccedilatildeo de fase martensiacutetica envolvida no efeito de memoacuteria de forma

Ele estaacute de parabeacutens pelo trabalho desenvolvido

10shy11

Referecircncias

[1] Nasa report 55shyNITINOLshy THE ALLOY WITH A MEMORYITS PHYSICAL METALLURGYPROPERTIES AND APPLICATIONS CM Jackson HJ Wagner and RJ Wasilewski pode ser encontrado em httpntrsnasagovsearchjspR=672120ampid=2ampqs=Ntt3Dnitnol257C55252Bnitinol26Ntk3Dall7Call26Ntx3Dmode2520matchall7Cmode2520matchall26N3D12326Ns3DHarvestDate257c1(relatoacuterio muito completo e aprofundado sobre o Nitinol sobre todas as suas propriedades e maneiras de produccedilatildeo)[2] NITINOL MELTING AND FABRICATION Russell SM[3] Fabrication of Nitinol Materials and Components Ming H Wu Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies Kunming China P285shy292 (2001)(estas duas referecircncias satildeo muito importantes pois falam sobre os meacutetodos de fabricaccedilatildeo da liga)[4] MATERIAIS INTELIGENTES (SMART MATERIALS) Ataualpa Albert Carmo Braga e Silvio Luis Toledo de Lima Revista Cientiacutefica do IMAPES ANO 1 N 1 ABRIL DE 2003[5] Seminaacuterio Metais com memoacuteria de forma Rui F Silva Departamento de Engenharia Ceracircmica e do Vidro Universidade de Aveiro Portugal[6] httpbryoutubecomwatchv=rZpZhSdgdSIampfeature=related(viacutedeoshyaula de um professor Universidade de Berkeley onde se explica tudo sobre as propriedades do nitinol de maneira bem instrutiva)[7] httpenwikipediaorgwikiShape_memory_alloy [8] httpenwikipediaorgwikiNitinol

10shy12

Referecircncias

[1] Nasa report 55shyNITINOLshy THE ALLOY WITH A MEMORYITS PHYSICAL METALLURGYPROPERTIES AND APPLICATIONS CM Jackson HJ Wagner and RJ Wasilewski pode ser encontrado em httpntrsnasagovsearchjspR=672120ampid=2ampqs=Ntt3Dnitnol257C55252Bnitinol26Ntk3Dall7Call26Ntx3Dmode2520matchall7Cmode2520matchall26N3D12326Ns3DHarvestDate257c1(relatoacuterio muito completo e aprofundado sobre o Nitinol sobre todas as suas propriedades e maneiras de produccedilatildeo)[2] NITINOL MELTING AND FABRICATION Russell SM[3] Fabrication of Nitinol Materials and Components Ming H Wu Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies Kunming China P285shy292 (2001)(estas duas referecircncias satildeo muito importantes pois falam sobre os meacutetodos de fabricaccedilatildeo da liga)[4] MATERIAIS INTELIGENTES (SMART MATERIALS) Ataualpa Albert Carmo Braga e Silvio Luis Toledo de Lima Revista Cientiacutefica do IMAPES ANO 1 N 1 ABRIL DE 2003[5] Seminaacuterio Metais com memoacuteria de forma Rui F Silva Departamento de Engenharia Ceracircmica e do Vidro Universidade de Aveiro Portugal[6] httpbryoutubecomwatchv=rZpZhSdgdSIampfeature=related(viacutedeoshyaula de um professor Universidade de Berkeley onde se explica tudo sobre as propriedades do nitinol de maneira bem instrutiva)[7] httpenwikipediaorgwikiShape_memory_alloy [8] httpenwikipediaorgwikiNitinol

10shy12

Apecircndice

Diagrama de fases do niacutequelshytitacircnio

10shy13