Desafio
As indústrias que operam em ambientes de elevada temperatura e sob condições severas de atrito e desgaste enfrentam desafios significativos associados à degradação prematura de componentes críticos, à fadiga térmica, ao aumento dos custos de manutenção e às perdas energéticas resultantes do atrito. As superligas convencionais utilizadas em setores como a produção de moldes e ferramentas, energia, transportes e aeroespacial são dispendiosas, difíceis de maquinar e exigem, frequentemente, processos de fabrico complexos que originam elevado desperdício de material. Além disso, estes materiais podem apresentar limitações ao nível do desempenho tribológico e da durabilidade quando sujeitos a ciclos térmicos repetidos. A necessidade crescente de reduzir custos de manutenção, tempos de paragem e perdas energéticas associadas ao atrito tem impulsionado a procura de novos materiais avançados capazes de manter elevada estabilidade mecânica e térmica, ao mesmo tempo que melhoram a resistência ao desgaste e a vida útil dos componentes.
Solução / Objetivo Principal
O projeto AHEAD propõe o desenvolvimento de revestimentos inovadores de ligas de alta entropia (HEA) autolubrificantes, reforçados com partículas de CaF₂ e produzidos através da tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM). O projeto combina síntese mecânica de pós e tecnologias de fabrico aditivo para produzir HEAs à base de FeCrMnAl, com adição de vanádio ou titânio, com propriedades mecânicas e tribológicas melhoradas para aplicações a elevadas temperaturas. A incorporação de partículas sólidas lubrificantes de CaF₂ permitirá reduzir o atrito e prevenir fenómenos de adesão durante o funcionamento, enquanto os elementos de liga promovem elevada resistência à oxidação e estabilidade térmica através da formação de camadas protetoras de óxidos. A tecnologia SLM possibilita a produção de revestimentos densos, com microestruturas refinadas e forte ligação metalúrgica aos substratos de aço e compósitos WC-Co, ultrapassando as limitações associadas aos métodos tradicionais de fundição. O projeto irá ainda estudar a formação de nanoprecipitados e óxidos mistos com o objetivo de melhorar o equilíbrio entre dureza, ductilidade, resistência ao desgaste e tenacidade à fratura. Será realizada uma caracterização extensiva das propriedades térmicas, mecânicas, microestruturais e tribológicas dos revestimentos desenvolvidos. Estes materiais destinam-se particularmente a aplicações na indústria de moldes para vidro, onde a resistência à fadiga térmica e a elevada durabilidade são requisitos críticos. Ao aumentar a vida útil dos componentes e reduzir perdas energéticas associadas ao atrito, o projeto contribuirá para o desenvolvimento de processos industriais mais eficientes, sustentáveis e economicamente competitivos.
Objetivos, Atividades e Resultados esperados / atingidos
O principal objetivo do projeto AHEAD é desenvolver revestimentos avançados de ligas de alta entropia autolubrificantes, com elevado desempenho mecânico, térmico e tribológico, para aplicações em ambientes de alta temperatura. As atividades do projeto incluem a produção de misturas de pós de HEA à base de FeCrMnAl por síntese mecânica, o reforço dessas misturas com partículas de CaF₂, a produção de revestimentos por fusão seletiva a laser e a caracterização completa dos materiais através de técnicas de análise estrutural, térmica e tribológica. Serão igualmente realizados ensaios de fadiga térmica em condições industriais representativas, de modo a validar o desempenho dos revestimentos para aplicações em moldes de vidro. Entre os resultados esperados, destaca-se o desenvolvimento de revestimentos HEA inovadores com menor coeficiente de atrito, maior resistência ao desgaste, elevada estabilidade térmica e maior vida útil em serviço, contribuindo simultaneamente para a redução das necessidades de manutenção e para a sustentabilidade dos processos industriais.
Referência do projeto
Investimento Total
Investimento do IPN
Eligível Total
Eligível do IPN
Apoio Financeiro da UE – Total
Apoio Financeiro da UE – IPN
Duração
Data de Início
Data de Fim
Data de Aprovação
Consórcio