Para avançar na descarbonização automóvel, uma equipa de investigação da Universidade Metropolitana de Osaka analisou como elementos de liga como o titânio melhoram o desempenho do aço, optimizando os processos de ligação, contribuindo para motores eléctricos mais leves e duráveis.
Os cálculos exploram como doze metais, incluindo o titânio, formam ligações com nitrogênio ou carbono.
A descarbonização dos automóveis envolve a transição de motores a gasolina para motores eléctricos e a incorporação de componentes de aço de alta qualidade que reduzem o peso do veículo e ao mesmo tempo garantem um funcionamento eficiente do motor. Materiais de aço de alto desempenho podem melhorar o silêncio dos passeios e resistir ao desgaste causado pelas rotações do motor em alta velocidade. Otimizar o processo de modificação do aço, que envolve o enriquecimento da superfície com carbono, nitrogênio e Liga elementos, é crucial para a produção desses materiais avançados.
Para compreender as interações entre os elementos do aço, uma investigação sistemática foi conduzida por um grupo de pesquisa da Universidade Metropolitana de Osaka liderado pelo Professor Associado Tokuteru Uesugi da Escola de Pós-Graduação em Informática. O grupo calculou teoricamente 120 combinações de como 12 elementos de liga, incluindo alumínio e titânio, interagem com o carbono durante a carburação e o nitrogênio no processo de nitretação.
Modelo da configuração estável de nitrogênio e titânio em aço de liga ferro-titânio. Crédito: Universidade Metropolitana de Osaka
Os resultados mostraram que quando o titânio é colocado em um arranjo específico, ele se liga ao nitrogênio ou ao carbono, endurecendo o ferro. Os dados analíticos do grupo também mostraram que o elemento de liga deve ter raio metálico maior que o de ferro átomo para se unir bem.
“Embora não tenha sido fácil elucidar o mecanismo a partir dos resultados de inúmeros cálculos, utilizamos regressão linear múltipla e análise estratificada por tentativa e erro”, afirmou o professor Uesugi. “Espera-se que estes resultados contribuam para uma melhor compreensão dos mecanismos de reforço do aço e maior durabilidade, e para o desenvolvimento de materiais superiores.”
Referência: “Interações entre elementos intersticiais e substitucionais de clusters diatômicos e triatômicos de solutos em α-Fe a partir de cálculos de primeiros princípios” por Tokuteru Uesugi, Shuji Ashino, Yorinobu Takigawa e Kenji Higashi, 2024, ISIJ Internacional.
DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062
Financiamento: Programa MEXT: Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento de Materiais do Tipo Criação e Utilização de Dados, Bolsa de Promoção de Pesquisa ISIJ, Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência, Fundação Educacional de Metal Leve, Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia
