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Metais com Memória
de Forma
ciência

e engenharia de

materiais

www.cv.ua.pt

Rui F. Silva - Departamento de Engenharia Cerâmica e do Vidro
Universidade de Aveiro

Introdução

As ligas com memória de forma – SMA (Shape Memory Alloys)
– são materiais metálicos que têm a capacidade de recuperar
a sua forma mesmo depois de severamente deformados;

O efeito de recuperação deforma não é exclusivo das ligas
metálicas, existindo também em polímeros, em cerâmicos e
em materiais biológicos, de que é exemplo o cabelo humano;

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Introdução
Durante os anos 60 estes materiais conheceram as primeiras
aplicações com a descoberta das propriedades das ligas Ni-Ti
pelo “Naval Ordonnance Laboratory”, nos EUA – ligas
designadas por Nitinol ;
Industrialmente, o Nitinol foiutilizado pela primeira vez em
1967 na construção de mangas de junção para os aviões F14;

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Estrutura dos Materiais
CCC

Sólido cristalino
material cuja estrutura cristalina é
definida através de um arranjo periódico
e tridimensional de átomos ou iões;
os metais e as ligas
constituem exemplos de
sólidos cristalinos;

CFC

metálicas
materiais
HC

a maior parte dos metaiscristaliza, ao
solidificar, em três estruturas cristalinas
compactas: CCC, CFC e HC.
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Estrutura dos Materiais
Ligas metálicas: materiais policristalinos
os materiais em engenharia são formados por pequenos cristais com
tamanhos da ordem do micron (milésima parte do milímetro – 10-6m)
Microscopia óptica (máx. 2000 x)

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Estrutura dos Materiais
Ligas metálicas: materiaispolicristalinos
Microscopia SEM

Microscopia TEM

(máx. 250000 x)

(máx. 4500000 x)

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Estrutura dos Materiais
Transformações de Fase
nos metais dão-se transformações de fase ou mudanças de
estrutura que ocorrem com a variação da temperatura;

L

Temperatura (ºC)

γ+L
γ
+
austenite

γ + Fe3C

α, Ferrite

(Fe)

α + Fe3C

Diagrama de Fases
Fe-C

Cementite (Fe3C)Composição (% em peso de C)

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Estrutura dos Materiais
Transformações de Fase
as transformações de fase dos sólidos podem ser de dois tipos:
difusão e displacivas;

transformações por difusão :
- conduzem à formação de uma nova fase através da migração atómica
que ocorre para distâncias relativamente grandes;
- os cristais da nova fase formam-se por um processo de Nucleação e
Crescimento epor isso têm uma composição química diferente da fase
mãe;
- a evolução deste tipo de transformação depende do tempo e da
temperatura;
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Estrutura dos Materiais
Transformações de Fase
Difusão: Nucleação e Crescimento

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Estrutura dos Materiais
Transformações de Fase
transformações displacivas ou martensíticas
- conduzem à formação de uma nova fase, mais estável, através
de umareordenação atómica a distâncias curtas;

- a nova fase tem a mesma composição química da fase mãe;
- são, geralmente, independentes do tempo e ocorrem de forma
muito rápida tendo como limite a velocidade do som.
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Metais com memória de forma
Definição
grupo de metais que demonstra a capacidade de retomar uma
forma ou tamanho previamente definidos quando sujeitas a um
ciclo térmicoapropriado – “smart materials”

memória de forma térmica
ou

memória de forma elástica
ou

Efeito de memória de forma

Superelasticidade

Transformação martensítica termoelástica
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Metais com memória de forma
Como funcionam?
estes materiais são constituídos por duas fases sólidas distintas
com estruturas cristalinas diferentes
austenite
• fase de alta temperatura
(fase mãe)martensite
• fase de baixa temperatura

• dura

• flexível e facilmente
deformável

• estrutura geralmente cúbica

• estrutura com pouca simetria

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Metais com memória de forma
Como funcionam?
Por arrefecimento, a austenite que constitui o material
transforma-se em martensite

Por aplicação de uma deformação, o material assume uma nova
forma

Por aquecimento, o...
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