Um novo estudo sobre o processo de cristalização da liga Finemet fabricada por manufatura aditiva fornece um caminho viável para otimizar a produção de componentes magnéticos macios a partir de vidros metálicos. Os vidros metálicos, ou metais amorfos, atraem grande atenção em diversos campos devido às suas excepcionais propriedades de resistência mecânica, resistência à corrosão e magnéticas. A liga Finemet é particularmente atraente para aplicações relacionadas à energia, como transformadores, indutores e motores elétricos. No entanto, a fabricação de componentes volumosos com geometrias complexas mantendo a estrutura desejada limita sua ampla aplicação.
A tecnologia de fusão em leito de pó a laser (LPBF) na manufatura aditiva traz novas possibilidades para a fabricação tradicional. No entanto, as condições térmicas extremas do processo LPBF podem facilmente cristalizar a microestrutura ferrítica-silício da liga Finemet. O tamanho, distribuição e tipo das fases cristalinas determinam a eficiência magnética, a resistividade elétrica e as propriedades mecânicas do material. Portanto, o controle fino da estrutura nanocristalina é crucial para melhorar o desempenho e a eficiência dos metais macios.
Saumya Sadanand, do Instituto de Materiais IMDEA e autor principal, explicou: "Compreender os mecanismos de cristalização é fundamental para a estabilidade e o desempenho dos vidros metálicos, permitindo expandir suas aplicações práticas." O estudo, parte do projeto Horizon Europe AM2SoftMag, utilizou uma estratégia de varredura dupla e variou a velocidade de varredura de impressão para ajustar as condições térmicas, analisando seu impacto na microestrutura final. Os resultados mostraram que os microcristais formados por manufatura aditiva são maiores e mais heterogêneos do que os formados por métodos tradicionais, variando em tamanho de dezenas a centenas de nanômetros, devido às condições térmicas altamente localizadas e flutuantes do processo aditivo. Os experimentos indicaram que a cristalização durante o processo LPBF pode ocorrer durante a solidificação rápida da piscina de fusão ou nas zonas afetadas pelo calor da irradiação subsequente do laser.
Sadanand afirmou que, ao usar a tecnologia LPBF para fabricar compósitos nanocristalino-amorfos, a seleção de parâmetros deve visar reduzir a taxa de resfriamento. Isso ajuda a aumentar a taxa de nucleação, suprimir a formação de grandes grãos e limitar a formação de nanocristais à zona afetada pelo calor. Os pesquisadores também descobriram que a solidificação na borda da piscina de fusão forma uma pequena quantidade de cristais dendríticos, cujo tamanho diminui com o aumento da taxa de resfriamento. Sadanand resumiu: "Essas descobertas destacam a forte influência dos gradientes térmicos e da cinética de resfriamento nos mecanismos de nucleação e crescimento."
O estudo foi conduzido pelo Grupo de Pesquisa em Metalurgia Sustentável do IMDEA Materiais, sob a orientação da Profa. Teresa Pérez Prado, com a participação do Dr. Yang Biaobiao e do Dr. Marcos Rodríguez Sánchez. A pesquisa também contou com a colaboração da Universidade do Sarre, da Universidade Rey Juan Carlos e da Universidade Técnica de Berlim.
Mais informações: Autores: S. Sadanand et al., Título: "Crystallization during laser powder bed fusion of Finemet soft magnetic glass-forming alloy", Publicado em: Additive Manufacturing (2026).
