Engenharia de Ligas de Alta Temperatura: Aproveitando Novo Efeito Invar para Estabilidade Superior

Um fenômeno relacionado ao efeito invar — que permite que materiais magnéticos como ligas de níquel-ferro (Ni-Fe) evitem expandir com o aumento da temperatura — foi descoberto em ligas paramagnéticas, ou fracamente magnetizadas, de alta temperatura.

A pesquisa, que inclui uma teoria geral explicando o novo efeito invar, promete avançar o projeto de ligas de alta temperatura com estabilidade mecânica excepcional. Abreviação de "invariante", a plasticidade invar permite que ligas Ni-Fe magneticamente desordenadas mostrem comportamento de deformação praticamente invariável em uma ampla faixa de temperatura, tornando-as ideais para turbinas e outros usos mecânicos em temperaturas extremamente altas.

O efeito invar, no entanto, nunca foi totalmente compreendido. As novas descobertas ajudam a explicar as peculiares propriedades de alta temperatura de ligas especiais usadas em motores a jato, como superligas à base de níquel. O invar tem dois efeitos conhecidos: expansão térmica e elasticidade (a capacidade de voltar à forma original após dobrar). Como ambos os efeitos estão ligados à interação entre temperatura e ordem magnética, considera-se que são específicos de ligas magneticamente ordenadas.

Usando modelagem quântica de primeiros princípios, os pesquisadores identificaram como a plasticidade invariante também ocorre em ligas não magnéticas quando existe um equilíbrio estrutural no nível atômico entre estruturas compactas cúbicas e hexagonais. A nova descoberta amplia a paleta de fenômenos e composições de materiais invar, com implicações claras para novas aplicações.