Microestrutura, textura cristalográfica e propriedades de ligas de magnésio processadas por extrusão em canal iguais angular

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barros Neto, João Rodrigues de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/53490
Resumo: Currently, there is a great research effort to develop new and cleaner technologies, such as the use of renewable fuels in order to reduce emissions of polluting gases. The use of hydrogen as an energy carrier has been shown to be very attractive, since the product of its combustion is only water and its energy per unit mass is at least 3 to 5 times greater than any other chemical fuel. However, one of the main challenges of its use is in its safe and effective storage, taking into account several simultaneous criteria, e. g. how to obtain the highest possible volumetric and gravimetric density, and enable its reversibility with high cyclability and low material and processing costs. Metal hydrides such as MgH2 are considered promising ways of storing hydrogen in the solid state, being safer and more effective than using hydrogen gas under high pressure (around 700 bar) or liquid (21 K). In order to improve the properties of hydrogen storage materials, particularly those based on Mg, severe plastic deformation processes have been studied, such as ECAP (equal channel angular pressing), which refines considerably the microstructure, making easier its reaction with hydrogen. Another characteristic of the processed material that can contribute markedly is the development of an adequate crystallographic texture. In this work, commercially pure Mg and EZ33 alloy were processed under different ECAP conditions. Microstructural analyzes, study of the crystallographic texture, measurement of hydrogenation and mechanical properties were carried out. The results showed that the material taken from different sections (from the same processed specimen) had different hydrogen storage properties, even after the filing process. The sections that had less grain refining, less density of defects and crystallographic textures closer to the basal {0002}, showed to have the best hydrogen absorption and desorption properties. The results of hydrogen absorption/desorption kinetics were promising when compared to other preparation processes such as HEBM (high-energy ball milling).
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However, one of the main challenges of its use is in its safe and effective storage, taking into account several simultaneous criteria, e. g. how to obtain the highest possible volumetric and gravimetric density, and enable its reversibility with high cyclability and low material and processing costs. Metal hydrides such as MgH2 are considered promising ways of storing hydrogen in the solid state, being safer and more effective than using hydrogen gas under high pressure (around 700 bar) or liquid (21 K). In order to improve the properties of hydrogen storage materials, particularly those based on Mg, severe plastic deformation processes have been studied, such as ECAP (equal channel angular pressing), which refines considerably the microstructure, making easier its reaction with hydrogen. Another characteristic of the processed material that can contribute markedly is the development of an adequate crystallographic texture. In this work, commercially pure Mg and EZ33 alloy were processed under different ECAP conditions. Microstructural analyzes, study of the crystallographic texture, measurement of hydrogenation and mechanical properties were carried out. The results showed that the material taken from different sections (from the same processed specimen) had different hydrogen storage properties, even after the filing process. The sections that had less grain refining, less density of defects and crystallographic textures closer to the basal {0002}, showed to have the best hydrogen absorption and desorption properties. The results of hydrogen absorption/desorption kinetics were promising when compared to other preparation processes such as HEBM (high-energy ball milling).Atualmente, existe um grande esforço dos pesquisadores para o desenvolvimento de novas tecnologias mais limpas, como o uso de combustíveis renováveis com a finalidade de diminuir as emissões de gases poluentes. A utilização do hidrogênio como vetor energético tem se mostrado muito atraente, pois o produto de sua combustão é a água e sua energia por unidade de massa é pelo menos 3 a 5 vezes maior do que qualquer outro combustível químico. Contudo, um dos principais desafios do seu uso está no seu armazenamento seguro e eficaz, atendendo a vários critérios simultâneos, tais como obter a maior densidade volumétrica e gravimétrica possível, com elevada ciclabilidade e baixos custos de material e processamento. Hidretos metálicos como o MgH2 são considerados formas promissoras de armazenagem de hidrogênio no estado sólido, sendo mais seguros e efetivos do que o uso de hidrogênio gasoso sob alta pressão (em torno de 700 bar) ou líquido (21 K). Para conseguir melhorar as propriedades de materiais armazenadores de H2, em particular os à base de Mg, têm-se estudado os processos de deformação plástica severa, como o ECAP (equal channel angular pressing ou extrusão em canal angular), que refinam consideravelmente a microestrutura, tornando-a mais favorável para a reação com o hidrogênio. Outra característica do material processado que pode contribuir de forma decisiva é o desenvolvimento de uma textura cristalográfica adequada. Neste trabalho foram processados Mg comercialmente puro e a liga EZ33 em diversas condições do ECAP. Realizou-se análises microestruturais, estudo da textura cristalográfica, levantamento de propriedades de hidrogenação e de propriedades mecânicas. Os resultados demonstraram que o material para hidrogenação retirado de seções diferentes (do mesmo corpo de prova processado) apresentou diferentes propriedades, mesmo após o processo de limagem. As seções que possuíram menor refino de grão, menor densidade de discordâncias e texturas cristalográfica próximas da basal {0002}, demostraram ter as melhores propriedades de absorção e dessorção de hidrogênio. Os resultados de cinética de absorção/dessorção de hidrogênio se mostraram promissores quando comparados a outros processos de preparação como HEBM (high-energy ball milling ou moagem de alta energia).Abreu, Hamilton Ferreira Gomes deBarros Neto, João Rodrigues de2020-08-18T13:53:36Z2020-08-18T13:53:36Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfBARROS NETO, João Rodrigues de. Microestrutura, textura cristalográfica e propriedades de ligas de magnésio processadas por extrusão em canal iguais angular. 2020. 158 f. 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