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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.97.2012.tde-26082013-100606
Document
Author
Full name
David Tenório Alecrim Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2012
Supervisor
Committee
Nunes, Cristina Bórmio (President)
Jardim, Renato de Figueiredo
Machado, Antonio Jefferson da Silva
Title in Portuguese
Avaliação da magnetoestricção de fases magnéticas no sistema Fe-Ti
Keywords in Portuguese
Fe-Ti
Magnetização
Magnetoestricção
Abstract in Portuguese
Trabalhos publicados a partir do ano 2000 mostraram que a adição de Ga e Al ao Fe resulta em ligas com elevada magnetoestricção em campos magnéticos baixos, além de boas propriedades mecânicas e baixo custo associado (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). A partir daí os esforços foram direcionados para a descoberta de novas ligas magnetoestrictivas à base de Fe com propriedades similares às encontradas nas ligas Fe-Ga e Fe-Al. De fato, altos valores de magnetoestricção são de grande interesse para aplicações principalmente em sensores e atuadores, mas valores de magnetoestricção muito baixos ou nulos também proporcionam uma propriedade notável e desejável para muitas aplicações como em transformadores elétricos e sensores de fluxo. Este fenômeno de magnetoestricção ocorre em materiais que exibem deformação elástica na presença de um campo magnético aplicado. No presente trabalho, foi adicionado o titânio ao ferro para avaliar a influência em ligas de Fe-Ti com diferentes frações volumétricas da fase Fe2Ti na magnetoestricção e a relação com a microestrutura das ligas. Foi descoberto que as amostras de Fe100-xTix para x < 34,0 at.% apresentam uma magnetoestricção muito pequena. O Ti tem uma pequena solubilidade no ?-Fe, de aproximadamente 8,5% a 1200 ºC e diminui a 5% a 1000 ºC formando uma fase que também é ferromagnética. Assim, quando a solubilidade de Ti em ?-Fe é excedida há então a formação desta fase ferromagnética ordenada Fe2Ti chamada de Laves, com estrutura cristalina C14. Como a quantidade de Ti aumenta nas ligas estudadas, a fração volumétrica da fase Laves também aumenta e assim foi possível avaliar a magnetoestricção e a microestrutura das ligas formadas. Para isso, foram produzidas por fusão a arco as ligas com 1,61% a 34,0 % de Ti. Todas estas ligas foram submetidas a tratamentos térmicos em 1200 °C por 60 h para fim de homogeneização destas. A magnetoestricção de saturação (?S) medida nas amostras foi muito pequena. Para as ligas com 20 e 28,0% Ti, a ?S foi positiva nas e para as demais, ?S foi negativa. Concluiu-se que a substituição do Fe por Ti de um modo geral melhorou a magnetoestricção do Fe, porém a melhora não foi tão relevante quanto à observada pela substituição por Ga.
Title in English
Evaluation of magnetostriction of magnetics phases in the Fe-Ti system
Keywords in English
Fe-Ti
Magnetization
Magnetostriction
Abstract in English
Since 2000, studies indicated that the addition of Ga and Al in Fe results in alloys with high magnetostriction at low magnetics fields as well as good mechanical properties and low cost associated (CLARK, 2001; GURUSWAMY, 2004). Since that, efforts have been directed to the discovery of new magnetostrictive Fe-based alloys with similar properties to those found in Fe-Ga and Fe-Al alloys.In fact, high values of magntetostriction are of great interest for applications, mainly in electric sensors and actuators but low values or zero magnetostriction is also a remarkable property, desirable for many applications such as electric transformers and fluxgate sensor cores. This phenomenon of magnetostriction occurs in materials that exhibit elastic strain in the presence of an applied magnetic field. In the present work, titanium was added to iron with the purpose of evaluating its influence on the magnetostriction of Fe. The variation on the magnetostriction was investigated as a function of different volumetric fractions of ordered phase Fe2Ti that coexist with the ?-phase. It was found that the samples of Fe100-xTix for x < 34,0 at.% has a very small magnetostriction. The Ti has a small solubility in ?-Fe, of approximately 7,0 % 1200 ºC and reduces at 5% 1000 ºC forming a phase that also is ferromagnetic. Thus, when the solubility of Ti in ?-Fe is exceeded there is the formation of this ordered phase Fe2Ti, a Laves phase, with crystalline structure C14. As the amount of Ti increases in the alloys, the fraction of volume of the Laves phase also increases and then it was possible to evaluate the magnetostriction and the microstructure of the alloys formed. Therefore, Fe-Ti alloys were produced by arc melting with 1,61% to 34,0 % of Ti. All the Fe-Ti alloys were heat-treated at the temperatures of 1200 °C for 60 h intending to homonezation of the alloy. The saturation magnetostriction (?S) measured in the samples was small. For alloys with 20 and 28% of Ti ,?S was positive and for the other samples, ?S was negative. We concluded that the substitution of Fe by Ti generally improved the magnetostriction of Fe, but the improvement was not as relevant as that observed by Ga substitution.
 
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Publishing Date
2013-08-26
 
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