Notícia

USP - Universidade de São Paulo

Técnica criada em São Carlos produz ligas metálicas vítreas

Publicado em 09 setembro 2009

Por Júlio Bernardes

No campus de São Carlos da USP, uma nova técnica permite a obtenção de ligas metálicas vítreas, materiais de alta resistência utilizados em biomateriais e dispositivos eletrônicos. A liga obtida no processo desenvolvido pelo engenheiro de materiais Flávio Soares Pereira possui maior espessura, o que possibilita testar sua resistência mecânica, ao contrário do método convencional.

As ligas metálicas vítreas apresentam uma estrutura amorfa, sem componentes cristalinos, o que torna sua resistência mecânica muito maior que as ligas convencionais. "Elas possuem maior resiliência, ou seja, capacidade de voltar ao estado de origem ao sofrer deformação, e grande potencial de transferência de energia", diz o engenheiro. "Seu aspecto visual é semelhante ao de um espelho, pois ostenta um brilho prateado, porém mais cristalino".

Após a descoberta da estrutura amorfa em metais, em 1969, as pesquisas com as ligas se intensificaram a partir dos anos 1980, especialmente no Japão. No Brasil, a obtenção das ligas metálicas vítreas é feita por meio de fitas metálicas de resfriamento rápido (melt spinning). "Nos trabalhos de pesquisa, é essencial para a facilidade de obtenção do material a temperatura elevada de resfriamento", aponta Pereira. "Entretanto, devido à pequena espessura, não é possível avaliar as propriedades mecânicas das ligas obtidas pelo processo convencional."

O engenheiro desenvolveu um forno com atmosfera controlada para produzir as ligas. "O oxigênio, por ser um agente nucleante, facilita a cristalização do material, prejudicando o produto final, que deve ser amorfo", conta. A limpeza da atmosfera é feita com um sistema de vácuo e gás argônio puro, o qual também passa por um sistema que remove o oxigênio residual. "O processo é necessário porque são utilizados elementos refratários, como o zircônio, ou muito reativos com oxigênio, entre os quais o titânio e o alumínio".

Síntese

Um arco elétrico é usado como fonte de energia para fundir os elementos puros separadamente. A síntese da liga acontece em uma câmera com coquilha de cobre, refrigerada a água. "As diferenças de pressão fazem que os elementos sejam succionados para a coquilha", explica o pesquisador. "O resfriamento é feito rapidamente, de modo a evitar que o tempo e a temperatura provoquem a cristalização da liga".

Análises de difratometria de raios X apontaram que a liga não possui picos distintivos, o que caracteriza material amorfo. A pesquisa sobre as ligas vítreas aconteceu no Programa Interunidades de Ciência e Engenharia dos Materiais, que reúne a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), o Instituto de Física de São Carlos (IFSC) e o Instituto de Química de São Carlos (IFSC) da USP. O trabalho, parte da dissertação de mestrado do engenheiro, teve a orientação do professor Marcelo Falcão de Oliveira, da EESC, e o financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Pereira aponta que as principais aplicações das ligas metálicas vítreas estão nas indústrias bélicas, de biomateriais, eletrônicas e de artigos esportivos. "A alta resistência à corrosão e o baixo desgaste tornam as ligas apropriadas para revestir próteses de bacia e fêmur, por exemplo", destaca.

O engenheiro relata que no Japão, as ligas tem sido testadas em dispositivos eletrônicos que contenham microengrenagens, devido a suas propriedades de resistência ao desgaste. Outra aplicação é no revestimento de tacos de golfe e beisebol. "Pesquisas mostram que tacos de golfe com ligas vítreas transferem 98% da energia desprendida no momento da tacada, contra 70% dos tacos convencionais, revestidos com titânio", acrescenta.

Mais informações:email flavios_pereira@yahoo.com Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo.