Influência do boro na resistência à cavitação de revestimentos processados com pós atomizados e com misturas mecânicas de pós elementares de Fe-Cr-Mn-Si-B

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cruz, Juliane Ribeiro da
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/39344
Resumo: Orientadora: Profª. Drª. Ana Sofia Clímaco Monteiro d'Oliveira
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spelling Henke, Sérgio Luiz, 1962-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEOliveira, Ana Sofia Climaco Monteiro de, 1965-Cruz, Juliane Ribeiro da2024-05-23T19:32:12Z2024-05-23T19:32:12Z2014https://hdl.handle.net/1884/39344Orientadora: Profª. Drª. Ana Sofia Clímaco Monteiro d'OliveiraOrientador: Prof. Dr. Sérgio Luiz HenkeDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 24/10/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: Turbinas hidráulicas sujeitas à cavitação requerem intervenções periódicas para recuperação do perfil das pás pela deposição de materiais resistentes à cavitação na região erodida. Um desempenho competitivo pode ser alcançado com ligas austeníticas Fe-Cr-Mn-Si-B, resistentes à cavitação. Uma análise preliminar foi realizada por meio do estudo de revestimentos processados com misturas mecânicas de pós elementares com quatro diferentes teores de boro. A validação dos resultados observados foi realizada por meio do estudo de revestimentos processados com ligas atomizadas. Para a deposição em substrato de AISI 304 foi usado o processo plasma a arco transferido. A caracterização microestrutural dos revestimentos incluiu a análise do refino dendrítico (microscopia ótica), da quantidade de eutético (microscopia quantitativa), das fases formadas (difração de raios-X e espectroscopia de energia dispersiva) e da microdureza Vickers. Foram determinados a resistência à cavitação (conforme norma ASTM G32-10), o mecanismo de erosão (microscópio eletrônico de varredura) e as fases presentes na superfície dos revestimentos após diferentes intervalos de cavitação (difração de raios-X). A discussão aborda o efeito do boro na microestrutura e resistência à cavitação e a comparação entre o desempenho dos revestimentos processados com pós atomizados e com misturas mecânicas de pós elementares. Considerações sobre o efeito do encruamento superficial (induzido pela operação de fresamento) na resistência à cavitação também são apresentadas. Os resultados mostraram que a mistura mecânica de pós elementares é uma ferramenta válida de pesquisa cujos resultados demandam interpretação criteriosa devido a eventuais perdas de elementos durante a deposição. A formulação Fe-Cr-Mn-Si-B possui desempenho superior ao dos materiais comumente usados na fabricação e reparo de turbinas hidráulicas. Adições progressivas de boro resultam no surgimento e refino dos braços dendríticos secundários e aumento da quantidade de eutético interdendrítico. O aumento do teor de boro também foi acompanhado do aumento da microdureza e da redução da taxa de erosão máxima dos revestimentos Fe-Cr-Mn-Si-B, sujeitos à cavitação. O encruamento anterior à cavitação aumenta o período de aceleração.Abstract: Hydraulic turbines exposed to cavitation erosion require periodical interventions to recover the blades profile by the deposition of cavitation resistant materials on the eroded zones. A competitive performance can be achieved with austenitic Fe-Cr-Mn-Si-B cavitation resistant alloys. Studies on the influence of boron on cavitation resistance were conducted. A preliminary analysis involved the investigation of coatings processed with mechanical mixtures of elemental powders with four different boron contents. The validation of the observed results was carried out by the examination of coatings processed with atomized powders. Deposition on AISI 304 used the plasma transferred arc process. The coatings microstructure characterization included dendritic refinement analysis (optical microscopy), eutectic quantification (quantitative microscopy), phase determination (X-ray diffraction and energy dispersive spectroscopy) and Vickers microhardness measurements. The cavitation resistance (according to ASTM G32-10), the erosion mechanism (scanning electron microscopy) and the phases present on the specimens' surfaces after different cavitation periods (X-Ray diffraction) were determined. Discussion comprises the effect of boron on microstructure and cavitation resistance, and the comparison between the performances of coatings processed with atomized and mechanical mixture of elemental powders. Considerations about the effect of superficial work-hardening (induced by the machining operation) on cavitation resistance are also presented. Results show that mechanical mixture of elemental powders is a valid research tool whose results require fastidious interpretation due to of elements loss likely to happen during deposition. The Fe-Cr-Mn-Si-B formulation holds superior performance in comparison to those of materials commonly used on turbines manufacturing and repairing. Progressive additions of boron lead to secondary dendritic arms rise, structure refinement and an increase in interdendritic eutectics. Also, it was measured an increase on microhardness and reduction of the maximum erosion rate of Fe-Cr-Mn-Si-Cr-B coatings under cavitation. Work-hardening prior to cavitation extend the acceleration period.118f. : il. algumas color., tabs., grafs.application/pdfDisponível em formato digitalEngenharia de Materiais e MetalurgiaTurbinas hidraulicasCavitaçãoResistência de materiaisInfluência do boro na resistência à cavitação de revestimentos processados com pós atomizados e com misturas mecânicas de pós elementares de Fe-Cr-Mn-Si-Binfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTEXTR - D - JULIANE RIBEIRO DA CRUZ.pdf.txtExtracted Texttext/plain180730https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/39344/1/R%20-%20D%20-%20JULIANE%20RIBEIRO%20DA%20CRUZ.pdf.txt29d06177f440774ce8919a8e9a433711MD51open accessORIGINALR - D - JULIANE RIBEIRO DA CRUZ.pdfapplication/pdf15577645https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/39344/2/R%20-%20D%20-%20JULIANE%20RIBEIRO%20DA%20CRUZ.pdfbeb5abb5bc0e2c6bb60616643b27c32aMD52open accessTHUMBNAILR - D - JULIANE RIBEIRO DA CRUZ.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1201https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/39344/3/R%20-%20D%20-%20JULIANE%20RIBEIRO%20DA%20CRUZ.pdf.jpgf5d258ef710ddf6221f0d6061c71a270MD53open access1884/393442024-05-23 16:32:13.017open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/39344Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-23T19:32:13Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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