Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Scirea, Renata Fumagali
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205701
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.
id UFSC_2c19b3f503a9533c8f3e53602c77908a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/205701
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSiCiência dos materiaisEngenharia de materiaisMateriais compostosPiróliseDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.Materiais compósitos com estruturas biomórficas a base de SiC-C/NiSi foram produzidos a partir de dois principais processos, o primeiro corresponde a um processo de pirólise do ratam e o segundo processo de infiltração da liga níquel-silício (Ni-Si), com o objetivo de obter compósitos reforçados por material metálico em matriz cerâmica, o qual poderá ser empregado em aplicações tribológicas de elevado atrito e desgaste. O processo de transformação de amostras de ratam em amostras de carbono foi realizado em etapas de: (I) secagem a 110 °C por 1 h, seguido por um processo de (II) queima à 800 °C por 1 h, ambos os processos em atmosfera controlada de argônio. A partir do desenvolvimento destas etapas, foram avaliados dados de massa e porosidade das amostras, bem como a estrutura formada a partir de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises estas que permitiram constatar a degradação de compostos orgânicos, resultando em uma estrutura de carbono turbostrático biocelular anisotrópica, a qual apresenta densidade e porosidade reduzidas, com a preservação da estrutura original do ratam. A infiltração da liga Ni-Si foi realizada em duas etapas, (I) correspondente a avaliação do efeito da concentração de silício (Si) na liga e (II) desenvolvimento da infiltração com proporção estequiométrica próxima ao eutético (38% Si e 62% Ni), os processos de infiltração foram realizados em temperatura de 1550°C por 2 h de patamar, em atmosfera inerte de argônio. Após o desenvolvimento dos processos de infiltração metálica foram avaliadas as características microestruturais a partir de análises de MEV, com a identificação de mecanismos de infiltração, formação de reações químicas e transformação da estrutura de novos materiais através de análises de composição química (EDS) e fases formadas (DRX). Sendo identificado a influência da concentração de silício na liga metálica Ni-Si para o sistema Ni-Si-C, com a comprovação da existência de uma concentração de equilíbrio entre os elementos metálicos (36% em massa de Si), constatação de mecanismos de infiltração gasosa e líquida, com formação de reações, estruturas e fases, as quais foram responsáveis por modificar e controlar os mecanismos de infiltração. A partir destes processos foi possível verificar que a utilização de precursores naturais que apresentam estrutura celular biomórfica, para a obtenção de materiais compósitos, correspondem a um interessante método de construção e síntese de materiais devido as propriedades do material biomórfico, como é a do Ratam Calamus Rotang. Sendo a liga metálica de Ni-Si com concentração de 46% em massa de Si. Este sistema permitiu a formação de um processo de infiltração mais intenso, que obteve como consequência a obtenção de um compósito SiC-C/NiSi com estrutura biomórfica de elevado preenchimento, com boa coesão e aderência entre as fases cerâmico-metal.Abstract : Composites with SiC-C/NiSi based biomorphic structures were produced from two main processes. The first corresponds to a rattan pyrolysis process and the second Si-Ni alloy infiltration reaction process, with the objective to obtain reinforced composites by metallic matrix ceramic material, which can be used in tribological applications. The process of transforming rattan samples into carbon samples was carried out in steps of drying at 130°C for 2h in air, followed by a process of burning at 800-1600°C for 4h in controlled atmosphere of N2. The pyrolysis process was responsible for degrading organic compounds such as cellulose, hemicellulose and lignin, forming a carbon sample with anisotropic biocellular structure, similar to the structure of the starting material. From the development of the pyrolysis, mass and porosity data of the samples were evaluated, as well as the structure formed from SEM. The infiltration of the Ni-Si alloy was performed in two stages, (I) corresponding to the evaluation of the effect of the silicon concentration on the alloy and (II) development of the infiltration with a stoichiometric ratio close to the eutectic (38% Si and 62% Ni) of infiltration were carried out at a temperature of 1550 ° C for 2h of plateau under inert atmosphere of argon. After the development of the metallic infiltration processes, the microstructural characteristics were evaluated from SEM analyses, with the identification of mechanisms of infiltration, formation of chemical reactions and transformation of the structure of new materials through analysis of chemical composition of EDS and phases formed of XRD. The influence of the silicon concentration on the Ni-Si metal alloy for the Ni-Si-C system is confirmed by the presence of an equilibrium concentration between the metallic elements (36% by weight of Si), the mechanisms of gas infiltration and liquid, with formation of reactions, structures and phases, which were responsible for modifying and controlling the mechanisms of infiltration. From these processes it was possible to verify that the use of natural precursors that have biomorphic cellular structure to obtain composite materials corresponds to an interesting method of construction and synthesis of materials due to the properties of the biomorphic material such as the Ratam Calamus Rotang. The NiSi metal alloy with a concentration of 46% by weight of Si was the system that allowed the formation of a more intense infiltration process, which resulted in the production of a SiC-C / NiSi composite with a high filling structure with good cohesion and adhesion between the ceramic-metal phases.Al-Qureshi, Hazim AliRambo, Carlos RenatoUniversidade Federal de Santa CatarinaScirea, Renata Fumagali2020-03-31T13:59:08Z2020-03-31T13:59:08Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis127 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf360291https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205701porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T13:59:09Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/205701Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T13:59:09Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
title Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
spellingShingle Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
Scirea, Renata Fumagali
Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Materiais compostos
Pirólise
title_short Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
title_full Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
title_fullStr Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
title_full_unstemmed Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
title_sort Desenvolvimento de materiais compósitos cerâmico-metal de SiC-C com estrutura biomórfica a partir de processos de infiltração metálica da liga NiSi
author Scirea, Renata Fumagali
author_facet Scirea, Renata Fumagali
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Al-Qureshi, Hazim Ali
Rambo, Carlos Renato
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Scirea, Renata Fumagali
dc.subject.por.fl_str_mv Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Materiais compostos
Pirólise
topic Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Materiais compostos
Pirólise
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2020-03-31T13:59:08Z
2020-03-31T13:59:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 360291
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205701
identifier_str_mv 360291
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205701
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 127 p.| il., gráfs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808651881597108224

Registros relacionados