Influência dos aditivos TiC e W na microestrutura e nas propriedades mecânicas do cermet NbC-Ni

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Seixas, Daniel Ayarroio
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111409
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Humberto Naoyuki Yoshimura
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spelling Influência dos aditivos TiC e W na microestrutura e nas propriedades mecânicas do cermet NbC-NiSINTERIZAÇÃO VIA FASE LÍQUIDACERMETCARBETO DE NIÓBIONBC-NILIQUID PHASE SINTERINGNIOBIUM CARBIDEPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Humberto Naoyuki YoshimuraCoorientador: Prof. Dr. Sydney Ferreira SantosDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Santo André, 2018.Os cermets são aplicados como ferramentas de corte, perfuração e conformação, nas quais bons desempenhos mecânicos são necessários. O cermet NbC-Ni tem potencial de ser utilizado para estas aplicações, mas ainda necessita melhorias quanto à dureza e tenacidade à fratura. Uma possível abordagem, ainda pouco estudada para o cermet NbC-Ni, que é o tema de investigação deste trabalho, é a adição de carbetos e metais refratários (TiC e W) para controlar a evolução microestrutural do material durante a sinterização e, consequentemente, suas propriedades mecânicas. O cermet NbC-Ni foi preparado pela rota de tecnologia do pó, envolvendo sinterização via fase líquida. As composições estudadas foram, em wt%: NbC-40Ni; NbC-12Ni-4W4TiC; NbC-20Ni-4W-4TiC; NbC-40Ni-4W-4TiC. A sinterização foi realizada em dilatômetro a 1300, 1360 e 1420 °C por 30 min em atmosfera de nitrogênio e em forno de grafita convencional a 1420 °C sob vácuo variando o tempo de patamar em 30, 60 e 120 min. A evolução microestrutural do compósito foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X e as propriedades mecânicas foram determinadas por ensaios de dureza Vickers e tenacidade à fratura, KIc, pelo método de fratura por indentação. Por meio dos ensaios de análise térmica foi proposta uma temperatura eutética de 1331 °C para o cermet NbC-Ni-W-TiC; além disso mostrou-se que o aumento no teor de ligante reduz a temperatura de início de retração, possibilitando um material com menor porosidade e maior homogeneidade microestrutural. Já os aditivos TiC e W tiveram como principal efeito reduzir o tamanho de grão do NbC e melhorar a solubilização de Nb na matriz de Ni. O aumento da temperatura e do tempo de sinterização também alterou a microestrutura; ambos resultaram em maior crescimento de grão e, geralmente, em maior solubilização de elementos nas fases NbC e Ni. Do ponto de vista das propriedades mecânicas, o aumento de dureza veio acompanhado pelo aumento da tenacidade, algo incomum para a maioria dos cermets. Tecnologicamente, 4 das 24 diferentes condições de preparação dos cermets apresentaram relação durezatenacidade adequada para a aplicação.Cermets are applied as cutting, drilling and forming tools, which good mechanical performances are required. NbC-Ni cermet has potential to be applied for these applications, however improvements in hardness and fracture toughness are required. A possible approach, with limited information for cermet NbC-Ni, which is the aim of this work, is the addition of refractory carbides and metals (TiC and W) to control the microstructural evolution of the material during sintering and consequently its mechanical properties. NbC-Ni cermet was prepared by powder metallurgy and liquid phase sintering. The compositions studied were, in wt%: NbC-40Ni; NbC-12Ni-4W-4TiC; NbC-20Ni4W-4TiC; NbC-40Ni-4W-4TiC. Samples were sintered using a dilatometer at 1300, 1360 and 1420 °C for 30 min in a nitrogen atmosphere and a conventional graphite furnace at 1420 °C under vacuum varying the holding time at 30, 60 and 120 min. The microstructural evolution of the composite was evaluated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction and the mechanical properties were determined by Vickers hardness and fracture toughness, KIc, by indentation fracture method. By thermal analysis, a eutectic temperature of 1331 °C was proposed for the cermet NbC-Ni W-TiC; in addition, it was shown that the increase in the binder content reduces the shrinkage starting temperature, enabling a material with lower porosity and better microstructural homogeneity. The main effects of TiC and W additives were the reduction of the NbC grain size and the increase of Nb content in solid solution in Ni matrix. Increasing the sintering temperature and the holding time also changed the microstructure; both resulted in larger grain size and, generally, higher contents of elements in solid solution in NbC and Ni phases. The increase in hardness was followed by increased toughness, which is unusual for most cermets. Technologically, 4 of the 24 different conditions of cermet preparation have a hardness-toughness ratio suitable for application.Yoshimura, Humberto NaoyukiSantos, Sydney FerreiraPrados, Erika FernandaMachado, Izabel FernandaSeixas, Daniel Ayarroio2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf119 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111409http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111409&midiaext=76655http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111409&midiaext=76656Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=111409porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-04-26T11:50:36Zoai:BDTD:111409Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2019-04-26T11:50:36Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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