Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Araya Rivera, Nicolás Ignacio
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216205
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
id UFSC_9e4d6baa28fe889bf38e21686e78d5f7
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/216205
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphiteEngenharia de materiaisLubrificação e lubrificantesTribologiaMateriais porososTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.A maioria dos compósitos autolubrificantes produzidos por metalurgia do pó apresentam interações metalúrgicas entre a fase lubrificante e a matriz durante o processo de síntese o que não permite isolar o efeito das características individuais destas fases no desempenho tribológico. Poucos autores têm utilizado a técnica de impregnação a vácuo de lubrificantes sólidos para promover lubricidades a seco em materiais porosos, de maneira de isolar as propriedades do lubrificante das propriedades da matriz. Dentre esses autores nenhum abordou como a interação entre os poros e o lubrificante impregnado governa o desempenho tribológico do compósito. Por esses motivos, o presente trabalho trata do estudo da interação entre o lubrificante sólido e os poros durante ensaios tribológicos e a influência desta interação no desempenho tribologico. O objetivo principal do presente trabalho foi entender como as características do lubrificante sólido e da matriz afetam separadamente o desempenho tribológico de aços porosos impregnados com grafite. Para abordar este problema, no presente trabalho foi desenvolvida uma técnica de impregnação a vácuo para impregnar, com grafite, aços porosos produzidos por metalurgia do pó. As principais variáveis estudadas foram a pressão de compactação e temperatura de sinterização para o aço poroso e o tamanho de partícula e estrutura cristalina para o grafite. Para estudar o efeito da estrutura cristalina foi utilizado grafite derivado da reação Cr3C2-B4C que é um novo lubrificante sólido desenvolvido pelo Laboratório de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina (LABMAT). Ensaios de durabilidade e desgaste foram utilizados para realizar a caracterização tribológica, as pistas de desgaste foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, análise de imagem e micro-espectroscopia Raman. Os resultados mostram que o desempenho tribológico dos aços porosos impregnados com grafite dependem da capacidade do grafite ser gradativamente liberado dos poros durante os ensaios e das propriedades mecânicas do material, existindo um balanço entre a quantidade de lubrificante disponível e a resistência mecânica da matriz, ambos dependentes da porosidade. Os resultados também indicam que a degradação da tribocamada de grafite ocorre pelo aumento na densidade de defeitos e a transformação de carbono sp2 para sp3 .Abstract: Most of the self-lubricating composites produced by powder metallurgy present metallurgical interactions between the lubricant and matrix phases during the sintering process, which do not allow to isolate the effect of the individual characteristics of each phase on the tribological behaviour of these composites. Few authors have used the solid lubricant impregnation technique to promote lubricity in porous materials while isolating the properties of the solid lubricant from the properties of the matrix. Among those authors, none of them has addressed how the interaction between pores and the solid lubricant governs the tribological performance of the material. Because of this, the present work addresses the interaction between solid lubricant particles and pores during tribological testing and the influence of this interaction on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite. The main objective of this work was to understand how the properties of the lubricant and matrix phases separately affect the tribological behaviour of porous steels impregnated with graphite. To tackle this problem, in the present work, a vacuum impregnation technique was developed in order to impregnate porous sintered steels with graphite. The main variables studied were compaction pressure and sintering temperature for the porous steel and particle size and crystalline structure for the lubricant phase. To study the effect of the crystalline structure graphite derived from the Cr3C2-B4C reaction was used, this is a new solid lubricant developed in the Materials Laboratory of the Federal University of Santa Catarina (LABMAT). Scuffing resistance and wear tests were used to perform the tribological characterization of these materials. The wear tracks were analysed by scanning electrons microscopy, image analyses and Raman microspectroscopy. Results show that the tribological behaviour of porous steels impregnated with graphite depends on the slow release of graphite from the pores during the tribological tests and also depends on the mechanical properties of the matrix. A balance exists between the amount of solid lubricant available and the mechanical resistance of the matrix, both depending on the porosity. Results also show that the degradation of the graphitic tribolayer occurs by the increase in the point-defect density and the transformation from sp2 to sp3 carbon.Mello, José Daniel Biasoli deAguilar, ClaudioUniversidade Federal de Santa CatarinaAraya Rivera, Nicolás Ignacio2020-10-21T21:26:47Z2020-10-21T21:26:47Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis192 p.| il.application/pdf369355https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216205engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:26:47Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/216205Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:26:47Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
title Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
spellingShingle Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
Araya Rivera, Nicolás Ignacio
Engenharia de materiais
Lubrificação e lubrificantes
Tribologia
Materiais porosos
title_short Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
title_full Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
title_fullStr Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
title_full_unstemmed Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
title_sort Effect of the characteristics of pores and solid lubricant on the tribological behaviour of sintered steel impregnated with graphite
author Araya Rivera, Nicolás Ignacio
author_facet Araya Rivera, Nicolás Ignacio
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mello, José Daniel Biasoli de
Aguilar, Claudio
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Araya Rivera, Nicolás Ignacio
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de materiais
Lubrificação e lubrificantes
Tribologia
Materiais porosos
topic Engenharia de materiais
Lubrificação e lubrificantes
Tribologia
Materiais porosos
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-10-21T21:26:47Z
2020-10-21T21:26:47Z
2020
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 369355
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216205
identifier_str_mv 369355
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216205
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 192 p.| il.
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_ 1808652363186044928

Registros relacionados