Materiais amorfos

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Materiais Amorfos
Gustavo A. Vieira, Maxwell F. Pinto, Márcio J. Teixeira, Jr., Bruno L. Fraga, Fábio S. Silveira, e
Rildo W. Oliveira

Resumo—Os materiais amorfos possuem propriedades
únicas. Feitos a partir da rápida solidificação de ligas metálicas
apresentam fácil magnetização devida ao fato de seus átomos se
encontrarem arranjados de maneira aleatória, facilitando a
orientaçãodos domínios magnéticos. Transformadores usando
núcleo de metais amorfos exibem perdas que são 60% a 70%
menores que os transformadores convencionais. Este artigo visa
uma discussão sucinta a respeito das aplicações destes materiais.

I.

I

INTRODUÇÃO

NICIALMENTE,

os metais amorfos eram formados pela
deposição de vapor de metal a temperaturas criogênicas.
As primeiras ligas eramfinos filmes de materiais tais como
bismuto e germânio, e não possuíam aplicação prática por
serem muito instáveis à temperatura ambiente e terem que ser
mantidas a temperaturas próximas do zero absoluto para
manterem suas características amorfas. A primeira evolução
foi obtida quando se passou a fabricar os metais amorfos
através do resfriamento rápido de metais no estado líquido,necessitando para tanto taxas de variação de temperatura na
ordem de 106 K/s. Como matéria prima, eram usadas
misturas de metais tais como prata e cobre, prata e germânio,
ouro e silício, e paladium e silício.
O próximo estágio do desenvolvimento dos metais amorfos
foi atribuir propriedades ferromagnéticas às ligas através da
tentativa de varias combinações de materiais. Ironicamente,
uma combinaçãocom características magnéticas satisfatória
foi obtida por acidente ao se combinar aço, fósforo e carbono.
Mas, a dificuldade de se fabricar este tipo de material na
forma de tiras levou à adição de materiais como o alumínio,
silício, etc.
Uma fórmula geral do tipo MaYbZc foi definida para ligas
amorfas termicamente estáveis sendo M um ou mais dos
metais do conjunto formado por aço,níquel, cobalto e cromo;
Y representa elementos do grupo formado por fósforo, boro e
carbono; Z representa alumínio, silício, antimônio, germânio
e berílio; e a, b e c na faixa de 60 a 90, 10 a 30 e 0.1 a 15
respectivamente sendo que a+b+c = 100. A combinação
utilizada em transformadores é do tipo aço – boro – silício. O
Artigo feito em 19 de junho de 2000. Este trabalho foi desenvolvido para
adisciplina “Teoria dos Materiais” ministrada por Jaime Arturo Ramirez,
para o curso de graduação em engenharia elétrica no 1º semetre de 2000.
G. A. Vieira ( e-mail: avieira.bhz@zaz.com.br).
M. F. Pinto (e-mail: maxwell@campus.cce.ufmg.br).
M. J. Teixeira, Jr. (e-mail: marciojr@campus.cce.ufmg.br).
B. L. Fraga (e-mail: brunol@campus.cce.ufmg.br).
F. S. Silveira (e-mail:sernizon@campus.cce.ufmg.br).
R. W. Oliveira (e-mail: rildo@campus.cce.ufmg.br).

desenvolvimento cronológico das ligas amorfas [3] é
resumidamente o seguinte: Fe80B20 (1976), Fe82B12Si6 (1978),
Fe81.5B13Si3.5C2 (1979), Fe78B13Si9 (1980), sendo esta última
a utilizada atualmente em todos os projetos de sistemas de
energia elétrica.
II.

LIGAS AMORFAS

A. Caracterização
Tendo em vista a caracterização dasligas metálicas
amorfas, abaixo são apresentadas suas propriedades físicas
mais relevantes.
1) Espessura das Lâminas
Os metais amorfos admitem uma espessura nominal das
lâminas do núcleo da ordem de magnitude de
aproximadamente 10 vezes menor que os materiais
comerciais, como o ferro-silício. Esta é uma das razões pelas
quais eles apresentam baixos valores de perdas no núcleo.
Entretanto,um maior número de laminações implica em
aumento dos custos de produção. Cortar estes materiais
requer técnica avançada e perícia, visto tratar-se de um
material com alto grau de dureza.
2) Dureza
Os metais amorfos são extremamente duros, da ordem de 4
vezes maior que os aços usados como materiais elétricos
convencionais. Esta característica além de dificultar sua
laminação também a...
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