Estudo do comportamento e da evolução estrutural de sistemas do tipo W-Me-C (Me = Metal de transição)

Abstract

A presente dissertação de doutoramento incide sobre a caracterização química e estrutural de filmes finos de W-Me-C (Me=Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Pd, Au), obtidos por pulverização catódica, e tem como objectivo principal determinar a influência do elemento Me na estrutura inicial (pós-deposição) dos filmes e avaliar a sua estabilidade com a temperatura. Pretende-se assim conhecer os fenómenos que estão na origem da formação de estruturas metaestáveis do tipo cristalino ou amorfo e contribuir para a determinação das fases estruturais existentes a temperaturas inferiores à temperatura de sinterização dos sistemas W-Me-C. Para tal, recorreu-se a um conjunto variado de técnicas experimentais de análise química e microestrutural, de entre as quais se referem a micro-sonda electrónica (EPMA), a micro-sonda iónica (SIMS), a difracção de raios X (XRD) em baixo ângulo, a microscopia electrónica de transmissão (TEM), a espectrometria de Mössbauer, a espectrometria de absorção de raios X (EXAFS) e a análise térmica diferencial (DTA). Os resultados obtidos neste estudo revelam que a grande maioria dos metais de transição formam com o tungsténio e com o carbono uma estrutura c.f.c. do tipo b-MC1-x (M=W, Me); a amorfização dos filmes W-C ocorre apenas mediante a adição de metais do grupo VIIIA da Tabela Periódica, e é resultado das características físicas e químicas destes elementos. No que se refere à estabilidade dos sistemas W-Me-C com a temperatura, verifica-se que a presença de um metal com elevada afinidade para o carbono (caso do titânio e do crómio) induz um aumento da temperatura de transformação da fase cristalina metaestável b-MC1-x; contrariamente, os sistemas W-Me-C, em que Me é um metal com fraca afinidade para o carbono, evoluem estruturalmente no domínio de temperaturas estudado, tendendo para o estado de equilíbrio. A estabilidade dos filmes cristalinos é superior à dos filmes amorfos.