Ligas multicomponentes produzidas a partir de cavacos de Ti e/ou materiais com pureza comercial para armazenagem de hidrogênio
| dc.contributor.advisor1 | Zepon, Guilherme | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7924187202036614 | |
| dc.contributor.author | Ferraz, Mariana de Brito | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/5414167939699652 | |
| dc.contributor.referee | Mazzer, Eric Marchezini | |
| dc.contributor.referee | Filho, Walter José Botta | |
| dc.contributor.referee | Cardoso, Kátia Regina | |
| dc.contributor.referee | Floriano, Ricardo | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/7273276940567054 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/8956458007749112 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/2905204307170392 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/8893800436245833 | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-24T12:45:14Z | |
| dc.date.issued | 0026-02-20 | |
| dc.description.abstract | This work aims to investigate multicomponent alloys for hydrogen storage through the formation of metal hydrides, using titanium alloy scrap (Ti Grade 2 – ASTM F67 and Ti6Al4V-ELI – ASTM F136) and commercially pure metallic elements, with the goal of obtaining more sustainable materials in terms of the environmental impact of raw materials. Initially, the Ti-V-Nb-Cr system was studied by replacing high-purity Ti with Ti6Al4V-ELI scrap, resulting in the Ti18Nb23V24Cr33Al2 alloy, whose major phase exhibits a body-centered cubic (BCC) structure. The presence of Al and the lower Ti content increased the equilibrium pressure and reduced hydride stability compared to the reference alloy (TiVNb)65Cr35, produced from high-purity elements. Nevertheless, the recycled alloy showed a hydrogen storage capacity of 2.7 wt.% H at room temperature and improved cyclic stability. To further reduce the carbon footprint, vanadium was eliminated from the composition, as primary V presents the highest CO2-equivalent emissions in the Ti-V-Nb-Cr system. Alloys from the T-Nb-Cr system were then developed using Ti Grade 2 and Ti6Al4V-ELI scrap. The Ti33Nb33Cr33 and Ti32Al2V1Nb37Cr28 alloys exhibited predominantly BCC microstructures, with a fraction of C15Laves phase, and hydrogen storage capacities between 2.25 and 2.5 wt.% H. CO2 emissions associated with raw materials were reduced by approximately 30% after removing V from the composition. Finally, the Ti15Zr17Fe22Mn21Cr22Al2V1 alloy, produced from Ti6Al4V-ELI scrap and commercial elements, was investigated. This alloy formed a C14 Laves phase and exhibited a hydrogen storage capacity of 1.2 wt.% H, with excellent reversibility at room temperature. Despite the lower capacity, the emissions associated with its raw materials were only 1.3 kg CO2-eq, corresponding to reductions of 89% and 80% compared to the Ti-V-Nb-Cr and Ti-Nb-Cr systems, respectively. | eng |
| dc.description.resumo | Este trabalho tem como objetivo investigar ligas multicomponentes para armazenamento de hidrogênio por meio da formação de hidretos metálicos, utilizando sucata de ligas de titânio (Ti Grau 2 – ASTM F67 e Ti6Al4V-ELI – ASTM F136) e elementos metálicos de pureza comercial, visando à obtenção de materiais mais sustentáveis quanto ao impacto ambiental das matérias-primas. Inicialmente, o sistema Ti-V-Nb-Cr foi estudado com a substituição do Ti de alta pureza por sucata de Ti6Al4V-ELI, resultando na liga Ti18Nb23V24Cr33Al2, cuja fase majoritária apresenta estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). A presença de Al e o menor teor de Ti elevaram a pressão de equilíbrio e reduziram a estabilidade do hidreto em comparação à liga de referência (TiVNb)65Cr35, produzida com elementos de alta pureza. Ainda assim, a liga reciclada apresentou capacidade de armazenamento de 2,7 %p. de H à temperatura ambiente e melhor estabilidade cíclica. Visando reduzir a pegada de carbono, o vanádio foi eliminado da composição, por apresentar a maior emissão de CO2 equivalente no sistema Ti-V-Nb-Cr. Foram então desenvolvidas ligas do sistema Ti-Nb-Cr a partir de sucatas de Ti Grau 2 e Ti6Al4V-ELI. As ligas Ti33Nb33Cr33 e Ti32Al2V1Nb37Cr28 apresentaram microestruturas predominantemente CCC, com fração de fase de Laves C15, e capacidades entre 2,25 e 2,5 %p. de H. As emissões de CO2 associadas às matérias-primas foram reduzidas em aproximadamente 30% com a retirada do V. Por fim, investigou-se a liga Ti15Zr17Fe22Mn21Cr22Al2V1, produzida com sucata de Ti6Al4V-ELI e elementos comerciais. A liga formou fase de Laves C14 e apresentou capacidade de 1,2 %p. de H, com excelente reversibilidade à temperatura ambiente. Apesar da menor capacidade, a emissão associada às matérias-primas foi de 1,3 kg CO2-eq, representando reduções de 89% e 80% em relação aos sistemas Ti-V-Nb-Cr e Ti-Nb-Cr, respectivamente. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | 88887.799625/2022-00 | |
| dc.identifier.citation | FERRAZ, Mariana de Brito. Ligas multicomponentes produzidas a partir de cavacos de Ti e/ou materiais com pureza comercial para armazenagem de hidrogênio. 0026. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 0026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23670. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23670 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Armazenamento de hidrogênio | |
| dc.subject | Hidreto metálico | |
| dc.subject | Liga multicomponente | |
| dc.subject | Cavacos de ligas de titânio | |
| dc.subject | Hydrogen storage | eng |
| dc.subject | Metal hydride | eng |
| dc.subject | Multicomponent alloy | eng |
| dc.subject | Ti-based alloy scraps | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA | |
| dc.subject.ods | 7. Energia limpa e acessível | |
| dc.title | Ligas multicomponentes produzidas a partir de cavacos de Ti e/ou materiais com pureza comercial para armazenagem de hidrogênio | |
| dc.title.alternative | Multicomponent alloys produced from Ti scraps and/or commercially pure materials for hydrogen storage | eng |
| dc.type | Tese |
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