A liga niobio-1%zirconio vem sendo utilizada como material estrutural de reatores nucleares espaciais, refrigerados a litio liquido. O litio, mesmo tendo reatividade quimica alta causando corrosao e degradacao estrutural em suas reacoes com os materiais de contencao, possui propriedades fisico-quimicas e neutronicas excelentes como fluido trocador de calor. Embora o que interessa seja a resistencia da liga e de seus constituintes a corrosao a seco, estudos a respeito da resistencia a corrosao em solucoes aquosas alcalinas, principalmente dos produtos de combustao do litioao ar, e cloretadas, podem ser uteis no entendimento de situacoes anormais como, por exemplo, durante o manuseio de litio em terra, falha do veiculo e queda do reator no oceano, etc. Para avaliar a resistencia a corrosao em solucao aquosa, tanto da liga quanto de seus constituintes, foi executado um programa de ensaio de polarizacao potenciostatica ondese obtiveram curvas de polarizacao. O resultado deste programa tem mostrado que a adicao de 1% de zirconio ao niobio aumenta consideravelmente sua resistencia a corrosao. No caso da liga niobio-1%zirconio, ainda nao existe literatura disponivel para o proposito de comparacao de resultados. Por outro lado, os resultados referentes ao niobio e ao zirconio foram compativeis com aqueles apresentados na literatura.

As propriedades mecânicas de metais com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), tais como nióbio e suas ligas, são alteradas de forma bastante significativa com a adição de elementos intersticiais pesados. Estes elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio e carbono) presentes na matriz metálica ocupam sítios octaedrais e constituem um dipolo elástico de simetria tetragonal, podendo produzir relaxações anelásticas. As amostras utilizadas foram policristais da liga Nb-Ti, contendo 0,3% em peso de Ti. As medidas de espectroscopia anelástica foram efetuadas usando um pêndulo de torção invertido, operando com freqüência da ordem de hertz, em um intervalo de temperatura entre 300 e 700 K, com taxa de aquecimento de 1 K/min. Esta dissertação apresenta estruturas de relaxação termicamente ativadas observadas em amostras da liga Nb - 0,3%pTi, contendo diferentes concentrações de oxigênio em solução sólida. Estas estruturas de relaxação foram atribuídas à reorientação induzida por tensão de átomos intersticiais em tomo de átomos da matriz metálica. Tais estruturas foram analisadas e foram encontrados os seguintes processos de relaxação: Nb-O, Ti-O, Nb-N e Nb-C. Os resultados mostraram também uma relação direta entre as intensidades das estruturas de relaxação e a concentração dos elementos intersticiais presentes nas amostras. / The mechanical properties of metals with body centered cubic (BCC) crystalline structure such as Nb and its alloys are modified of sufficiently significant form with the addition of heavy interstitial elements. These interstitial elements (oxygen, for example) present in the metallic matrix occupy octahedral sites and constitute an elastic dipole of tetragonal symmetry, being able to produce an elastic relaxation. The used samples were polycrystals of the Nb-Ti alloy, having 0.3 % in weight of Ti. The an elastic spectroscopy measurements were taken using an inverted torsion pendulum, operating with frequency of the order of hertz, in a temperature range between 300 and 700 K, with heating rate of 1 K/min. This dissertation shows thermally activated relaxation structures observed in samples of the Nb - 0.3wt.%Ti alloy, having different concentrations of oxygen in solid solution. These relaxation structures were attributed to stress induced ordering of interstitial atoms around the metallic matrix atoms. Such structures were analyzed and were found the following relaxation processes: Nb-O, Ti-O, Nb-N and Nb-C. The results had also shown a direct relation between the intensities of the relaxation structures and the concentration of interstitial elements in the samples.

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura da liga Nb-1%Zr. Os corpos de prova foram obtidos a partir de uma barra com aproximadamente 68% de deformação a frio. Antes dos tratamentos térmicos foram feitas medidas de dureza (HRB) em todas as amostras e, ainda, microscopia óptica, fluorescência e difração de RX e análise por EDX em algumas amostras. Adotou-se o seguinte esquema nos tratamentos térmicos: dividiu-se as amostras em 4 grupos de 4 amostras cada; para cada grupo fixou-se uma temperatura de tratamento (entre 1200 e 1500oC) e em cada grupo deixou-se uma amostra 2h, e as outras 4, 6 e 8h no patamar. Seguiu-se resfriamento ao forno. Devido à forte interação entre o nióbio e suas ligas com a atmosfera acima de aproximadamente 450oC, os tratamentos térmicos foram realizados sob vácuo de 1,33x10-3 Pa (10-5 Torr). Fazendo-se a comparação entre os testes antes e depois dos tratamentos térmicos foi possível estudar-se a influência dos parâmetros tempo e temperatura de tratamento térmico na microestrutura da liga Nb-1%Zr.

A transformação de fases, a formação de microestruturas, a variação de dureza e a formação de outros compostos nas superfícies dos corpos-de-prova da liga Ti/Nb (50/50) são estudadas a temperaturas de 600 e 800C; primeiramente, mediante a aplicação da técnica de tratamentos térmicos para amostras protegidas em cápsulas de quartzo a vácuo e amostras não protegidas; posteriormente, por nitretação iônica a plasma frio. Estas amostras são submetidas a resfriamento em atmosferas diferentes como: em forno, expostas ao ar, imersão em água e em nitrogênio líquido. A caracterização é feita por difração de raios X, microscópio eletrônico de varredura, microscópio óptico e ensaios de dureza (Rockwell, Vickers e nanoindentação). Após tratamentos térmicos, em amostras tratadas à temperatura de 600C, observam-se a formação de finas partículas de fase alfa e indícios de precipitados aciculares da fase alfa na fase b-(Ti,Nb) da liga. Para os tratamentos térmicos, feitos à temperatura de 800C em amostras tratadas sem proteção, observa-se a formação de camadas de óxidos de nióbio e titânio em suas superfícies. As amostras resfriadas em nitrogênio líquido apresentam formações de uma camada externa formada por NbO, TiNO0,9 e uma nova fase e-Ti2N, e uma camada ou banda intermediária, de cor dourada, característica da fase d-(Ti,Nb)N. Observa-se também uma rápida difusão interna de nitrogênio. Os resultados da caracterização de amostras, após nitretação por plasma em atmosfera de nitrogênio (1,9 Torr) e estudadas à temperatura de 800C, apresentam a formação de uma camada de nitreto externa muito compacta, identificada como a fase d-(Ti,Nb)N, e uma zona muito predominante de difusão de nitrogênio na matriz da liga b-(Ti,Nb). Para todas estas morfologias encontradas, observam-se nucleações heterogêneas junto aos contornos de grão e discordâncias de linha como mecanismos predominantes.

As propriedades mecânicas de metais com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), tais como nióbio e suas ligas, são alteradas de forma bastante significativa com a adição de elementos intersticiais pesados. Estes elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio e carbono) presentes na matriz metálica ocupam sítios octaedrais e constituem um dipolo elástico de simetria tetragonal, podendo produzir relaxações anelásticas. As amostras utilizadas foram policristais da liga Nb-Ti, contendo 0,3% em peso de Ti. As medidas de espectroscopia anelástica foram efetuadas usando um pêndulo de torção invertido, operando com freqüência da ordem de hertz, em um intervalo de temperatura entre 300 e 700 K, com taxa de aquecimento de 1 K/min. Esta dissertação apresenta estruturas de relaxação termicamente ativadas observadas em amostras da liga Nb - 0,3%pTi, contendo diferentes concentrações de oxigênio em solução sólida. Estas estruturas de relaxação foram atribuídas à reorientação induzida por tensão de átomos intersticiais em tomo de átomos da matriz metálica. Tais estruturas foram analisadas e foram encontrados os seguintes processos de relaxação: Nb-O, Ti-O, Nb-N e Nb-C. Os resultados mostraram também uma relação direta entre as intensidades das estruturas de relaxação e a concentração dos elementos intersticiais presentes nas amostras. / The mechanical properties of metals with body centered cubic (BCC) crystalline structure such as Nb and its alloys are modified of sufficiently significant form with the addition of heavy interstitial elements. These interstitial elements (oxygen, for example) present in the metallic matrix occupy octahedral sites and constitute an elastic dipole of tetragonal symmetry, being able to produce an elastic relaxation. The used samples were polycrystals of the Nb-Ti alloy, having 0.3 % in weight of Ti. The an elastic spectroscopy measurements were taken using an inverted torsion pendulum, operating with frequency of the order of hertz, in a temperature range between 300 and 700 K, with heating rate of 1 K/min. This dissertation shows thermally activated relaxation structures observed in samples of the Nb - 0.3wt.%Ti alloy, having different concentrations of oxygen in solid solution. These relaxation structures were attributed to stress induced ordering of interstitial atoms around the metallic matrix atoms. Such structures were analyzed and were found the following relaxation processes: Nb-O, Ti-O, Nb-N and Nb-C. The results had also shown a direct relation between the intensities of the relaxation structures and the concentration of interstitial elements in the samples.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.