Introdução
Metais refratários são um grupo de metais raros que possuem altos pontos de fusão, alta estabilidade térmica e excepcional resistência à corrosão. Como resultado dessas propriedades, os metais refratários são usados em uma ampla gama de indústrias, incluindo aeroespacial, nuclear e defesa. Uma das principais propriedades dos metais é a sua capacidade de resistir ao estresse mecânico, mas muitas vezes há dúvidas sobre a fragilidade dos metais refratários. Neste artigo, veremos as propriedades dos metais refratários que determinam sua fragilidade e avaliaremos se eles são, de fato, frágeis.
O que são metais refratários?
Metais refratários são um grupo de metais que possuem pontos de fusão acima de 1850 graus, excepcional resistência ao calor e ao desgaste e excelente resistência à corrosão. Os metais refratários incluem tântalo (Ta), tungstênio (W), molibdênio (Mo), nióbio (Nb), rênio (Re) e ósmio (Os). Devido aos seus altos pontos de fusão e outras propriedades desejáveis, os metais refratários são usados em uma ampla gama de indústrias, incluindo aeroespacial, defesa e nuclear. Uma das principais questões que cercam o uso de metais refratários é se eles são frágeis.
O que é fragilidade?
Fragilidade é uma propriedade que descreve a tendência de um material rachar ou fraturar sob tensão ou deformação. Um material frágil irá falhar repentinamente e sem aviso quando exposto a tensões, enquanto um material mais dúctil irá deformar-se antes de falhar. Existem vários fatores que podem contribuir para a fragilidade de um material, incluindo a sua estrutura cristalina, a consistência da sua microestrutura e a presença de defeitos como fissuras ou inclusões.
Fatores que afetam a fragilidade dos metais refratários
Estrutura de cristal:
Os metais refratários geralmente têm uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (bcc), que é inerentemente menos dúctil do que outras estruturas cristalinas, como cúbica de face centrada (fcc) ou hexagonal compacta (hcp). A estrutura cristalina ccc cria um plano de deslizamento dentro da estrutura que pode promover fratura frágil quando tensionado.
Microestrutura:
A microestrutura de um material também pode afetar a sua fragilidade. Os metais refratários são frequentemente produzidos por técnicas de metalurgia do pó, o que pode criar inconsistências na microestrutura do material. Essa inconsistência pode levar a defeitos como rachaduras ou inclusões que podem promover fraturas frágeis.
Impurezas:
As impurezas dentro de um metal também podem contribuir para a sua fragilidade. Os metais refratários são frequentemente produzidos por técnicas de alta temperatura que podem introduzir impurezas no material. A presença de impurezas pode criar defeitos que promovem fratura frágil.
Estudos de caso de metais refratários
Tântalo:
O tântalo é frequentemente usado como metal refratário em aplicações de alta temperatura devido à sua excepcional resistência ao calor e ao desgaste. O tântalo também é conhecido por sua resistência à corrosão. O tântalo não é considerado um metal frágil e demonstrou ter boa ductilidade sob certas condições.
Tungstênio:
O tungstênio é outro metal refratário frequentemente usado em aplicações de alta temperatura. O tungstênio possui alto ponto de fusão e excelente estabilidade térmica. O tungstênio é considerado um metal frágil devido à sua estrutura cristalina ccc.
Molibdênio:
O molibdênio é frequentemente usado como metal refratário devido ao seu alto ponto de fusão e excelente estabilidade térmica. O molibdênio não é considerado um metal frágil e demonstrou ter boa ductilidade sob certas condições.
Nióbio:
O nióbio é frequentemente usado como metal refratário devido à sua resistência a altas temperaturas e excelente resistência à corrosão. O nióbio não é conhecido por ser um metal frágil e demonstrou ter boa ductilidade sob certas condições.
Rênio:
O rênio é um metal refratário raro que possui resistência a altas temperaturas e excelente ductilidade. O rênio não é considerado um metal frágil e demonstrou ter boa ductilidade mesmo em altas temperaturas.
Ósmio:
O ósmio é um metal refratário raro que possui o ponto de fusão mais alto de qualquer elemento conhecido. O ósmio demonstrou ser um metal relativamente frágil, devido à sua estrutura cristalina ccc.
Conclusão
Metais refratários são um grupo de metais raros que possuem altos pontos de fusão, alta estabilidade térmica e excepcional resistência à corrosão. Devido às suas propriedades desejáveis, os metais refratários são usados em uma ampla gama de indústrias, incluindo aeroespacial, defesa e nuclear. A questão de saber se os metais refratários são frágeis é complexa e depende de vários fatores, incluindo estrutura cristalina, microestrutura e impurezas. Embora alguns metais refratários sejam considerados frágeis, outros apresentam boa ductilidade sob certas condições. Em geral, pode-se dizer que os metais refratários não são inerentemente frágeis, mas suas propriedades devem ser cuidadosamente consideradas quando utilizados em aplicações de alta tensão.