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Title: Estudo experimental da difusão do níquel no Cr2O3 por espectrometria de massa de íons secundários.
Authors: Souza, João Nepomuceno Veiga de
metadata.dc.contributor.advisor: Sabioni, Antônio Claret Soares
Keywords: Difusão
Níquel
Oxidação
Cromo
Aço inoxidável
Issue Date: 2007
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: SOUZA, J. N. V. de. Estudo experimental da difusão do níquel no Cr2O3 por espectrometria de massa de íons secundários. 2007. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2007.
Abstract: Muitas ligas industriais, que são submetidas a altas temperaturas, contêm o elemento cromo, que oxida preferencialmente formando um filme muito aderente de Cr2O3 que age como uma barreira de proteção contra a corrosão das ligas em meio oxidante. Exemplo dessas ligas são os aços inoxidáveis e outras ligas contendo cromo e níquel. A interpretação dos mecanismos de formação e crescimento desse filme de Cr2O3 requer o conhecimento dos processos difusionais que ocorrem nesse material. Além das difusividades do oxigênio e do cromo, devem ser também conhecidas as difusividades dos demais elementos componentes das ligas metálicas, tais como o Fe, Mn, Ni e outros. Esses elementos se difundem através do filme de Cr2O3 afetando suas propriedades, podendo ainda, em determinadas ligas, dar origem à formação de outras fases, seja no interior do filme, seja na superfície exterior do óxido. Neste trabalho, determinamos experimentalmente a difusão do Ni no Cr2O3 sintético monocristalino e policristalino. No Cr2O3 monocristalino, o estudo da difusividade foi realizado em volume, enquanto que no Cr2O3 policristalino estes estudos foram realizados tanto em volume como em contornos de grãos. Um filme de níquel com cerca de 35nm de espessura foi depositado sobre a superfície devidamente preparada das amostras de Cr2O3. Os ensaios de difusão foram realizados à temperaturas entre 900 e 1100°C, sob uma pressão parcial de oxigênio de 10Pa. Os perfis de difusão do níquel foram determinados por espectrometria de massa de íons secundários (SIMS). Estas experiências conduziram à determinação dos coeficientes de difusão do níquel em volume e em contornos de grãos no Cr2O3, através de soluções apropriadas da segunda lei de Fick, modelo de Le Claire e a equação de Hart. As variações desses coeficientes de difusão foram descritas por meio de equações de Arrhenius. Nas condições experimentais deste trabalho, a diferença entre os coeficientes de difusão em volume do níquel no Cr2O3 monocristalino e no policristalino não foi significativa. Utilizando-se os resultados deste trabalho e de outros prévios foi feita uma comparação entre as difusividades do níquel, cromo, ferro e manganês no Cr2O3.
metadata.dc.description.abstracten: Many industrial alloys, that are submited the high temperatures, contain the element chromium, that it oxidates preferential forming a very adherent film. This film acts as a barrier of protection against the corrosion of the alloys in oxidant environment. Example of these alloys is the stainless steel and other alloys contend chromium and nickel. The interpretation of the mechanisms of formation and growth of this film of chromia requires the knowledge of the diffusion processes that occur in this material. Beyond the diffusion of the oxygen and chromium, the diffusion of the too much component elements of the metallic alloys also must be know, such as the Fe, Mn, Ni and others. These elements still spread out through the film of chromia affecting its properties, being able, in determined alloys, to give origin to the formation other phases, either in the inward of the film, either in the outward surface of oxide. In this work, we experimentally determine the diffusion coefficients of Ni in chromia in synthetics single crystal and polycrystal. In the chromia single crystal, the study of the diffusion was carried through in bulk. Whereas in the chromia polycrystals these diffusion studies had been carried through as much in bulk much grain boundaries. A nickel film with about 35nm of thickness was deposited on the surface duly prepared of the samples of chromia. The diffusion experiments were carried out in range temperatures 900 to 1100°C, under a partial oxygen pressure of 10Pa. The profiles of diffusion of nickel had been determined by spectrometry of mass of secondary ions (SIMS). These experiments had lead to the determination of the bulk and grain boundary diffusion coefficients in the chromia, with appropriate solutions of the second law of Fick, Le Claire’s model and the Hart’s equation. The variations of these coefficients of diffusion had been described by Arrhenius equations. In the experimental conditions of this work the differences between the diffusion coefficients of nickel in the chromia single crystal and the bulk diffusion in the chromia polycrystals they had not been significant. Using the results of this work and others previous ones a comparison was made between the diffusion of nickel, chromium, iron and manganese in the chromia.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2756
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