O presente trabalho está relacionado a estudos de superligas à base de Ni, cujas microestruturas multifásicas apresentam propriedades satisfatórias para aplicações em altas temperaturas. O Nb e o Ta são componentes importantes nesta classe de materiais, estando normalmente associados às fases endurecedoras ?\' e \'\'. Desta forma, a determinação das relações de fases no sistema Ni-Nb-Ta na região rica em Ni corresponde a uma importante contribuição para a literatura referente, especialmente para os trabalhos ligados à construção de base de dados termodinâmicos. Assim, foi definido como objetivo principal a proposição das relações de fases na região rica em Ni do sistema Ni-Nb-Ta para a temperatura de 1050oC. As ligas foram obtidas por fusão a arco e tradas termicamente a 1050ºC por no mínimo 120 h. Amostras no estado bruto de fusão e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente (MEV e DRX) e por microanálise química (EDS). Na região de estudo, observou-se as fases Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb,Ta), Ni2(Nb,Ta), e ? (NiTa; Ni6Nb7), sem a presença de qualquer fase ternária. Observou-se uma solubilidade completa de Nb e Ta nas fases Ni3(Nb,Ta) e ?. A fase Ni2Ta apresentou uma solubilidade de Nb próxima de 13% at. Não foi possível determinar a região de solubilidade de Nb na fase Ni8Ta. / This work is related to studies of Ni-based superalloys, which multiphase microstructures have satisfactory properties for high temperature applications. The Nb and Ta are important components in this class of materials and is typically associated with the hardening phases ? \' and .\'\' Thus, the determination of phase relationships in the system Ni-Nb-Ta in the Ni-rich region represents an important contribution to the literature, especially for determination of related thermodynamic data. Thus, the main objective of this work was to propose the phase relationships in the Ni-rich region of the system Ni-Nb-Ta at 1050oC. The alloys were obtained by arc melting and heat-treated at 1050 º C for at least 120 h. Samples in the a-scast and heat treated states were characterized via (SEM and XRD) and chemical microanalysis (EDS). In the region of study, the observed phases were Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb, Ta), Ni2(Nb,Ta), and ? (NiTa; Ni6Nb7) without the presence of any ternary phase. There was a complete solubility of Nb and Ta in the Ni3(Nb,Ta) and ? phases. The Ni2Ta showed a solubility of Nb close to 13% at. It was not possible to determine the region of solubility of Nb in the Ni8Ta phase.

O presente trabalho está relacionado a estudos de superligas à base de Ni, cujas microestruturas multifásicas apresentam propriedades satisfatórias para aplicações em altas temperaturas. O Nb e o Ta são componentes importantes nesta classe de materiais, estando normalmente associados às fases endurecedoras ?\' e \'\'. Desta forma, a determinação das relações de fases no sistema Ni-Nb-Ta na região rica em Ni corresponde a uma importante contribuição para a literatura referente, especialmente para os trabalhos ligados à construção de base de dados termodinâmicos. Assim, foi definido como objetivo principal a proposição das relações de fases na região rica em Ni do sistema Ni-Nb-Ta para a temperatura de 1050oC. As ligas foram obtidas por fusão a arco e tradas termicamente a 1050ºC por no mínimo 120 h. Amostras no estado bruto de fusão e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente (MEV e DRX) e por microanálise química (EDS). Na região de estudo, observou-se as fases Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb,Ta), Ni2(Nb,Ta), e ? (NiTa; Ni6Nb7), sem a presença de qualquer fase ternária. Observou-se uma solubilidade completa de Nb e Ta nas fases Ni3(Nb,Ta) e ?. A fase Ni2Ta apresentou uma solubilidade de Nb próxima de 13% at. Não foi possível determinar a região de solubilidade de Nb na fase Ni8Ta. / This work is related to studies of Ni-based superalloys, which multiphase microstructures have satisfactory properties for high temperature applications. The Nb and Ta are important components in this class of materials and is typically associated with the hardening phases ? \' and .\'\' Thus, the determination of phase relationships in the system Ni-Nb-Ta in the Ni-rich region represents an important contribution to the literature, especially for determination of related thermodynamic data. Thus, the main objective of this work was to propose the phase relationships in the Ni-rich region of the system Ni-Nb-Ta at 1050oC. The alloys were obtained by arc melting and heat-treated at 1050 º C for at least 120 h. Samples in the a-scast and heat treated states were characterized via (SEM and XRD) and chemical microanalysis (EDS). In the region of study, the observed phases were Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb, Ta), Ni2(Nb,Ta), and ? (NiTa; Ni6Nb7) without the presence of any ternary phase. There was a complete solubility of Nb and Ta in the Ni3(Nb,Ta) and ? phases. The Ni2Ta showed a solubility of Nb close to 13% at. It was not possible to determine the region of solubility of Nb in the Ni8Ta phase.

Desde a descoberta das ligas amorfas em 1960, os motivos pelos quais algumas ligas podem ser facilmente amorfizadas enquanto outras não podem, não é claramente conhecido, assim não há teoria universal para predizer a habilidade de formação vítrea em sistemas metálicos. No presente trabalho, um critério de seleção foi aplicado ao sistema Ni-Nb-Zr com o objetivo de predizer as melhores estequiometrias com as mais altas tendências de formação vítrea. As habilidades de formação vítrea das ligas foram avaliadas pelo parâmetro térmico γm e os resultados mostraram uma pobre correlação com as predições. Este critério preditivo correlaciona as taxas de resfriamento para a formação vítrea com a instabilidade topológica de estruturas cristalinas, as diferenças médias de função trabalho e densidade eletrônica entre os elementos constituintes da liga. O parâmetro térmico depende de temperaturas características de transformações de fases que podem ser facilmente determinadas a partir de curvas de calorimetria exploratória diferencial dos vidros metálicos. As hipóteses iniciais para explicar a pobre correlação entre os resultados e as predições foram atribuídas às influências de fatores não considerados nos cálculos como os compostos intermetálicos desconhecidos e contaminação por oxigênio. Assim, algumas ligas solidificadas rapidamente foram investigadas com mais rigor com o objetivo de entender a formação das fases cristalinas que competem contra a formação vítrea. As fases cristalinas foram caracterizadas e comparadas com estruturas cristalinas encontradas na literatura como também alguns diagramas de fases. Os diagramas de fases foram utilizados como guias para o melhor entendimento do comportamento de cristalização. Em adição, o critério de seleção também foi utilizado para predizer o melhoramento da tendência de formação vítrea de uma liga do sistema Ni-Nb-Zr com pequenas adições dos elementos terras-raras Y ou Er. É bem conhecido que uma pequena adição de um elemento terra-rara apropriado pode aumentar significativamente a habilidade de formação vítrea de algumas ligas. As tendências de formação vítrea da liga base e das ligas dopadas com terras-raras também foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947m e os resultados concordaram muito bem com a tendência predita pelo cálculo. As amostras amorfas volumosas foram produzidas por injeção em molde de cobre. A natureza amorfa foi analisada por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As fases cristalinas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia e difração de raios-X. A contaminação por oxigênio foi quantificada pelo método de fusão em gás inerte. / Since the discovering of amorphous alloys in 1960, the actual causes of why some alloys can be easily formed into glasses while others cannot, are not clearly known, thus there is no universal theory to predict the glass forming ability in metallic systems. In the present work, a selection criterion was applied in the Ni-Nb-Zr system in order to predict the best stoichiometries with high glass forming ability. The actual glass forming ability of alloys were evaluated by the thermal parameter γm and the results have shown a poor correlation with the predictions. This criterion correlates critical cooling rate for glass formation with topological instability of stable crystalline structures; average work function difference and average electron density difference among the constituent elements of the alloy. The thermal parameter depends on the characteristic temperatures of phase transformations which can be easily measured from differential scanning calorimetry curves of metallic glasses. The initial hypotheses to explain the poor correlation between the experimental results and the predictions concerned with the influence of factors not considered in the calculation, such as unknown intermetallic compounds and oxygen contamination. Thus some rapidly quenched alloys were investigated with more accuracy in order to understand the formation of crystalline phases which compete against the glass formation. We characterized the crystalline phases and compared them to crystalline structures found in literature as well as some phase diagrams. The phase diagrams were used as guides in order to understand the crystallization behavior. In addition, the selection criterion also was used to predict the glass forming ability improvement of a Ni-Nb-Zr alloy with minor additions of rare-earth elements Y or Er. It is well known that the minor amount addition of proper rare-earth elements can greatly enhance the glass forming ability of some glass-forming alloys. The actual glass forming ability of the base alloy and rare-earth doped alloys also were evaluated by the thermal parameter &#947m and the results agree very well with the tendency predicted by the calculation. Bulk amorphous specimens were produced by injection casting. The amorphous nature was analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The crystalline phases were analyzed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and x-ray diffraction. Oxygen contamination was quantified by the inert gas fusion method.

Desde a descoberta das ligas amorfas em 1960, os motivos pelos quais algumas ligas podem ser facilmente amorfizadas enquanto outras não podem, não é claramente conhecido, assim não há teoria universal para predizer a habilidade de formação vítrea em sistemas metálicos. No presente trabalho, um critério de seleção foi aplicado ao sistema Ni-Nb-Zr com o objetivo de predizer as melhores estequiometrias com as mais altas tendências de formação vítrea. As habilidades de formação vítrea das ligas foram avaliadas pelo parâmetro térmico γm e os resultados mostraram uma pobre correlação com as predições. Este critério preditivo correlaciona as taxas de resfriamento para a formação vítrea com a instabilidade topológica de estruturas cristalinas, as diferenças médias de função trabalho e densidade eletrônica entre os elementos constituintes da liga. O parâmetro térmico depende de temperaturas características de transformações de fases que podem ser facilmente determinadas a partir de curvas de calorimetria exploratória diferencial dos vidros metálicos. As hipóteses iniciais para explicar a pobre correlação entre os resultados e as predições foram atribuídas às influências de fatores não considerados nos cálculos como os compostos intermetálicos desconhecidos e contaminação por oxigênio. Assim, algumas ligas solidificadas rapidamente foram investigadas com mais rigor com o objetivo de entender a formação das fases cristalinas que competem contra a formação vítrea. As fases cristalinas foram caracterizadas e comparadas com estruturas cristalinas encontradas na literatura como também alguns diagramas de fases. Os diagramas de fases foram utilizados como guias para o melhor entendimento do comportamento de cristalização. Em adição, o critério de seleção também foi utilizado para predizer o melhoramento da tendência de formação vítrea de uma liga do sistema Ni-Nb-Zr com pequenas adições dos elementos terras-raras Y ou Er. É bem conhecido que uma pequena adição de um elemento terra-rara apropriado pode aumentar significativamente a habilidade de formação vítrea de algumas ligas. As tendências de formação vítrea da liga base e das ligas dopadas com terras-raras também foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947m e os resultados concordaram muito bem com a tendência predita pelo cálculo. As amostras amorfas volumosas foram produzidas por injeção em molde de cobre. A natureza amorfa foi analisada por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As fases cristalinas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia e difração de raios-X. A contaminação por oxigênio foi quantificada pelo método de fusão em gás inerte. / Since the discovering of amorphous alloys in 1960, the actual causes of why some alloys can be easily formed into glasses while others cannot, are not clearly known, thus there is no universal theory to predict the glass forming ability in metallic systems. In the present work, a selection criterion was applied in the Ni-Nb-Zr system in order to predict the best stoichiometries with high glass forming ability. The actual glass forming ability of alloys were evaluated by the thermal parameter γm and the results have shown a poor correlation with the predictions. This criterion correlates critical cooling rate for glass formation with topological instability of stable crystalline structures; average work function difference and average electron density difference among the constituent elements of the alloy. The thermal parameter depends on the characteristic temperatures of phase transformations which can be easily measured from differential scanning calorimetry curves of metallic glasses. The initial hypotheses to explain the poor correlation between the experimental results and the predictions concerned with the influence of factors not considered in the calculation, such as unknown intermetallic compounds and oxygen contamination. Thus some rapidly quenched alloys were investigated with more accuracy in order to understand the formation of crystalline phases which compete against the glass formation. We characterized the crystalline phases and compared them to crystalline structures found in literature as well as some phase diagrams. The phase diagrams were used as guides in order to understand the crystallization behavior. In addition, the selection criterion also was used to predict the glass forming ability improvement of a Ni-Nb-Zr alloy with minor additions of rare-earth elements Y or Er. It is well known that the minor amount addition of proper rare-earth elements can greatly enhance the glass forming ability of some glass-forming alloys. The actual glass forming ability of the base alloy and rare-earth doped alloys also were evaluated by the thermal parameter &#947m and the results agree very well with the tendency predicted by the calculation. Bulk amorphous specimens were produced by injection casting. The amorphous nature was analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The crystalline phases were analyzed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and x-ray diffraction. Oxygen contamination was quantified by the inert gas fusion method.