1.01 CESOL - NIÓBIO E TITÂNIO

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NIÓBIO

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Nióbio

elemento de liga importante



Niobium ou Colúmbio



Material estratégico - Aços microligados



O Brasil tem as maiores reservas de Nióbio



Número Atômico: 41

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Mais informações

Estrutura

cristalina:

CCC

Metal dúctil

Cor:cinza metálica

mas azul quando oxidada

Em baixas temperaturas

transforma-se

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Nióbio



_{Ponto de fusão 2468°C.}



Pequenos teores deste elemento permitem aumentar o limite de

resistência e o limite de escoamento, pois promove o refino de

grão e a geração de carbonitretos no interior do aço.



O Nióbio permiti utilizar menores teores de carbono e de

manganês, assim melhorando a soldabilidade e a tenacidade dos

aços e tomando-se a base de aços de alta resistência e baixa

liga.

CE = C + (Mn)/6 + (Cr+Mo)/5 + (V+Ni+Cu)/15 Fórmula do Welding Institute

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Nióbio como elemento de liga

Promove elevada resistência a altas temperaturas

Utilizado como material refratário pois suporta

temperaturas acima de 1300ºc

Ao ser adicionado ao aço promove aumento

de resistência mecânica e redução de peso

É utilizado na fabricação de aços

inoxidáveis livres de níquel

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Nióbio

 Outro desenvolvimento importante da década de 1950 foi o aço

microligado.

 Estudos conduzidos na Inglaterra -na Universidade de Sheffield e na British

Steel - e também nos Estados Unidos, tornaram o aço microligado uma

realidade industrial quando a Great Lakes Steel entrou no mercado, em 1958, com uma série de aços contendo cerca de 400 gramas de nióbio por tonelada, exibindo características (resistência mecânica e tenacidade) que até então

somente podiam ser obtidas com aços ligados muito mais caros.

 A descoberta de que a adição de uma pequena quantidade de nióbio ao

aço carbono comum melhorava consideravelmente as propriedades

deste, levou à utilização em grande escala do conceito de microliga, com grandes vantagens econômicas para a engenharia estrutural, para a

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Nióbio

 Na década de 1950, com o início da corrida espacial, aumentou muito o interesse pelo nióbio, o mais leve dos metais refratários.

 Ligas de nióbio, como Nb-Ti, Nb-Zr, Nb-Ta-Zr, foram desenvolvidas para utilização nas indústrias espacial e nuclear, e também para fins relacionados à supercondutividade.  Os tomógrafos de ressonância magnética para diagnóstico por imagem, utilizam

magnetos supercondutores feitos com a liga NbTi.  As superligas aeronáuticas também utilizam nióbio.

 Destas, a mais importante é o IN718, introduzida em 1966 e cujo aperfeiçoamento resultou numa família de superligas utilizadas nas turbinas aeronáuticas e estacionárias mais

modernas.

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Nióbio

 O Nióbio é um material muito raro na terra, só havendo a ocorrência de óxido

de Nióbio (O₅Nb₂) no Brasil, no Canadá e no Zaire, sendo que o Brasil detém mais de 95% das comprovadas e é o único produtor mundial.

 Em Araxá, Minas Gerais, estão situadas 460 milhões de toneladas do

minério, com um teor médio de 2,75% de Nióbio.

 Além disso, há ocorrências do minério na Amazônia, as quais deverão

duplicar as nossas reservas.

 As reservas de Araxá são suficientes para abastecer o Mundo por 500 anos!

Essas reservas pertencem a Companhia Brasileira de Metalurgia e

Mineração – CBMM, a qual tem o seu capital formado por 55% do grupo Moreira Sales e 45% da Molycor Inc, subsidiária da Unocal Corporation.

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Localização das Reservas de Pirocloro – Araxá - Minas Gerais

Depósitos Selecionados de Nióbio

Fonte : CPRM

Fonte: CPRM

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MERCADO DO NIOBIO

Vergalhões CA-50, CA-60 e CA-25

O vergalhão CA-60 é conhecido pela alta resistência, proporcionando estruturas de concreto armado mais leves.

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Viga de concreto simples (a) e armado (b)

VIGAS DE CONCRETO

Corpos-de-prova cilíndricos 15 x 30 cm e 10 x 20 cm para determinação da resistência à compressão de concreto

Corpo-de-prova cilíndrico em ensaio para determinação da resistência à compressão do concreto (fsk).

Ensaio de resistência de uma viga à tração na flexão

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Nióbio



Foi considerado pelo governo americano material estratégico e

tem tido cada vez mais aplicações na tecnologia de ponta.



Todos os tomógrafos de ressonância magnética utilizam

eletro-imãs de altíssima potência feitos com ligas de Nióbio,

supercondutores e as palhetas das turbinas a jato e novos

materiais utilizam também uma liga de Nióbio.

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Nióbio

 Utilização:

 Nas ligas metálicas,o nióbio é adicionado ao aço inoxidável para conferir-lhe

melhor resistência, suportar temperaturas mais altas e reduzir a probabilidade do aço se danificar.

 Usado em aço destinados a soldagem e em aços inoxidáveis utilizados em

construções de reatores nucleares, turbinas de aeronaves a jato e na fabricação de magnetos para tomografias de ressonância magnética.

 Em outras ligas, como a de nióbio titânio,ele é usado em implantes cirúrgicos e

na extração de ouro;

 Também pode ser usado contra a corrosão com cabos anódicos de nióbio

platinizados para proteção catódica;

 Ou seja,o nióbio é usado desde a produção de turbinas – explorado, inclusive,

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Nióbio

 Usado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons

termais.

 Usado em soldas elétricas.

 Devido a sua coloração é utilizado, geralmente na forma de liga

metálica, para a produção de joias como, por exemplo, os piercings.

 Quantidades apreciáveis de nióbio são utilizados em superligas para

fabricação de componentes de motores de jatos , subconjuntos de foguetes , ou seja, equipamentos que necessitem altas resistências a combustão.

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SOLDAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS (CONSULTORIA) TIG ARAME TUBULAR ELETRODO REVESTIDO ESTRATEGIA ECONÔMICA:

Substituição do TIG e do MIG pelo ELETRODO REVESTIDO

e ARAME TUBULAR.

Com o uso de elementos carburígenos foi possível substituir o argônio pelo Gás carbónico (CO₂)

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Quando aços austenísticos (como 304 ou 316) são aquecidos na faixa de 450 a 850 C, ou ⁰ ⁰ resfriados lentamente nesta faixa ocorre uma descromização, precipitação de carbonetos de cromo Cr₂₃C₆, ao longo dos contornos de grão.

Este fenômeno é denominado SENSITIZAÇÃO responsável pela CORROSÃO INTERGRANULAR.

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Nióbio

 A dependência mundial do Nióbio brasileiro é tal importância, que o governo

americano, que já o tinha colocado entre os materiais estratégicos mais importantes, proibiu que se fizesse pesquisas com o Nióbio com verbas

federais, temeroso de que se descubra novas aplicações tecnológicas, que aumentem ainda mais a dependência dos EUA com o nosso Nióbio.

 A exportação do Nióbio é isenta de IPI, de ICMS e de todos os outros

impostos, portanto, não gera renda para o Pais ou para o Estado de Minas.

 Está na hora de estabelecemos um imposto de exportação sobre esse

material e que, com esses recursos, financiemos as nossas pesquisas tecnológicas, essenciais para o nosso desenvolvimento.

 Fonte: Professor Sebastião Barreto Campello, Eng. Mecânico, pesquisador da UFPE

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Minério

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João Paulo Natario

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O titânio é um metal bastante leve e muito duro

Peso específico: 4,5.

Símbolo: Ti.

Número atômico: 22

Massa atômica: 47,9.

Foi descoberto em 1791 por W. Gregor em pesquisas com a areia magnética. Mais tarde M. H. Klaproth o encontrou no rutilo e em 1825 foi isolado por J. J. Berzelius.

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>> TITÂNIO

Há alguns anos, devido ao grande espectro de cores que possibilita, começou a ser empregado em vários tipos de objetos.

É um metal que não pode ser facilmente soldado pois seu ponto de

solda está entre 1.600 e 1.800ºC. A indústria utiliza-se de gás argônio e maçarico de tungstênio para soldá-lo.

Logo, em alguns tipos de peças sua solda é inviável. Sua fixação

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>> TITÂNIO

SURGIMENTO DE CORES NO TITÂNIO

Existem duas superfícies paralelas, a de óxido e a do metal.

A camada de óxido tem transparência variável conforme sua espessura. A luz incide sobre a superfície atravessando a camada de óxido e

atingindo a face refletiva do metal.

A luz é desviada de volta à superfície passando pela camada de óxido novamente.

As diferenças na espessura nessa camada causam cores diferentes aos olhos do espectador.

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>> TITÂNIO

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>> TITÂNIO

APLICAÇÕES:

A elevada resistência à corrosão é fator decisivo para emprego em uma variedade de equipamentos industriais.

• Componente importante de ligas com alumínio, molibdênio,

manganês, ferro e outros metais. Ligas de titânio são leves e suportam altas temperaturas e, por isso, são empregadas em aviões, mísseis,

naves espaciais.

• Dióxido de titânio é extensivamente usado em tintas, pelo alto poder de fixação.

• Eixos de hélices e outras aplicações, onde a resistência á corrosão à água do mar é necessária.

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>> TITÂNIO

APLICAÇÕES:

Em termos genéricos, pode-se dizer que o titânio metal e várias de suas ligas apresentam a benéfica combinação de alta resistência mecânica e térmica, alta resistência à corrosão e baixa massa específica e, portanto, usados em aplicações críticas, nas quais o conjunto dessas propriedades é importante.

Tetracloreto de titânio é usado para fabricar vidros iridescentes (as cores mudam de acordo com o ângulo de visão).

Produz também intensa fumaça no ar e é usado para cenas de efeito (não é inofensivo, a fumaça se dá pela reação com a umidade do ar TiCl4 + 2H₂O → TiO₂ + 4HCl).

Titânio e ligas são usadas em próteses ósseas, implantes dentários (biocompatível).

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ALOTROPIA DO TITÂNIO

FASE 



_{Existe até 883ºC}



_{Apresenta estrutura hexagonal compacta - HC}



_{É mole no plano base (compacto) e direções compactas.}

FASE 

 E

xiste a partir de 883ºC



_{Apresenta estrutura CCC}

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O titânio é útil em



Aviões



Motor a jato



Carcaça submarina



Contêineres de lixo nuclear



Próteses

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Produção de

nióbio

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