Estudo do efeito da adição de carbeto de titânio nas propriedades microestruturais e mecânicas do metal duro WC-Fe
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47200 |
Resumo: | O metal duro é amplamente empregado em diversas áreas da indústria devido as suas características como a alta resistência ao desgaste, elevada tenacidade à fratura e alta dureza. O cobalto é o metal mais utilizado como fase ligante do metal duro, porém outros metais como o ferro tem se mostrado uma alternativa em substituição, devido ao alto custo de produção e toxidade do cobalto. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da adição de 0%, 1,5%, 3,0% e 4,5%, em massa de TiC, a um pó compósito WC-10%Fe, preparados por moagem de alta energia, através de propriedades obtidas dos pós e compactados sinterizados. Os pós compósitos, foram processados em meio úmido, utilizando álcool etílico a 99% em um moinho planetário de alta energia com recipiente e bolas de metal duro, sob agitação de 400 rpm, com uma relação bola/pó de 5:1 durante 10 horas. Posteriormente os pós moídos foram compactados a 200 Mpa, em uma matriz uniaxial cilíndrica de 8 mm, de aço inoxidável, e sinterizados em um forno resistivo a 1300 °C, 1400 °C, 1500 °C e 1600 °C por 1 h, sob atmosfera de argônio e com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Para avaliar a composição, microestrutura e propriedades, foram utilizadas as técnicas de caracterização de materiais, como Magnetômetro de Amostra Vibratória (VSM), Granulometria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de Raios X (XRD). Nas amostras consolidadas foram realizadas análise microestrutural, medição de microdureza e medida de densidade pelo método de Arquimedes. Os resultados mostraram que através da moagem de alta energia obteve-se uma homogeneização e redução de tamanho de partículas favorecendo o processo de sinterização no metal duro. Como também, a adição do TiC ao WC-10%Fe leva a um maior refinamento da microestrututura, levando a obtenção de uma microdureza máxima de 1564 HV, com adição de 3,0% em massa de TiC, a uma temperatura de sinterização de 1600°C. |
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O cobalto é o metal mais utilizado como fase ligante do metal duro, porém outros metais como o ferro tem se mostrado uma alternativa em substituição, devido ao alto custo de produção e toxidade do cobalto. O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da adição de 0%, 1,5%, 3,0% e 4,5%, em massa de TiC, a um pó compósito WC-10%Fe, preparados por moagem de alta energia, através de propriedades obtidas dos pós e compactados sinterizados. Os pós compósitos, foram processados em meio úmido, utilizando álcool etílico a 99% em um moinho planetário de alta energia com recipiente e bolas de metal duro, sob agitação de 400 rpm, com uma relação bola/pó de 5:1 durante 10 horas. Posteriormente os pós moídos foram compactados a 200 Mpa, em uma matriz uniaxial cilíndrica de 8 mm, de aço inoxidável, e sinterizados em um forno resistivo a 1300 °C, 1400 °C, 1500 °C e 1600 °C por 1 h, sob atmosfera de argônio e com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Para avaliar a composição, microestrutura e propriedades, foram utilizadas as técnicas de caracterização de materiais, como Magnetômetro de Amostra Vibratória (VSM), Granulometria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de Raios X (XRD). Nas amostras consolidadas foram realizadas análise microestrutural, medição de microdureza e medida de densidade pelo método de Arquimedes. Os resultados mostraram que através da moagem de alta energia obteve-se uma homogeneização e redução de tamanho de partículas favorecendo o processo de sinterização no metal duro. Como também, a adição do TiC ao WC-10%Fe leva a um maior refinamento da microestrututura, levando a obtenção de uma microdureza máxima de 1564 HV, com adição de 3,0% em massa de TiC, a uma temperatura de sinterização de 1600°C.The hard metal is widely used in several areas of industry due to its characteristics such as high wear resistance, high fracture toughness and high hardness. Cobalt is the most used metal as a binding phase for hard metal, but other metals such as iron have been shown to be an alternative replacement, due to the high cost of production and toxicity of cobalt. The present work aimed to study the effect of the addition of 0%, 1.5%, 3.0% and 4.5%, by mass of TiC, to a WC10%Fe composite powder, prepared by grinding at high energy, through properties obtained from sintered powders and compacts. The composite powders were processed in a humid environment, using 99% ethyl alcohol in a high energy planetary mill with a container and carbide balls, under agitation of 400 rpm, with a ball/powder ratio of 5:1 for 10 hours. Subsequently, the ground powders were compacted at 200 MPa, in a uniaxial cylindrical 8 mm stainless steel matrix, and sintered in a resistive oven at 1300 °C, 1400 °C, 1500 °C and 1600 °C for 1 h, under argon atmosphere and a heating rate of 10 °C/min. To evaluate the composition, microstructure and properties, materials characterization techniques were used, such as Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Granulometry, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffractometry (XRD). In the consolidated samples, microstructural analysis, microhardness measurement and density measurement were performed using the Archimedes method. The results showed that through high energy milling, homogenization and particle size reduction were obtained, favoring the sintering process in hard metal. As well, the addition of TiC to WC10%Fe leads to a greater refinement of the microstructure, leading to a maximum microhardness of 1564 HV, with the addition of 3.0% by mass of TiC, at a sintering temperature of 1600°C.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilCompósitos WC-FeMoagem de alta energiaSinterizaçãoMetal duroEstudo do efeito da adição de carbeto de titânio nas propriedades microestruturais e mecânicas do metal duro WC-FeStudy of the effect of the addition of titanium carbide on the microstructural and mechanical properties of WC-Fe carbideinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALEstudoefeitoadicao_Lucas_2022.pdfapplication/pdf3389703https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/47200/1/Estudoefeitoadicao_Lucas_2022.pdf3477c9405c73998c99b01ba13c7383dfMD51123456789/472002022-05-17 16:49:27.61oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/47200Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-17T19:49:27Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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