Materiais com gradiente funcional (MGF) a base de aço inox 316 e zircônia

• Autor(a) principal: Grajales Agudelo, Leonardo
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-01122017-103728/
• topic: Aço inox; Composites; Compósitos; FGM; MGF; Stainless steel; Zirconia; Zircônia

Materiais com gradiente funcional (MGF), a base de aço inoxidável e cerâmica têm despertado interesse em diversas áreas tecnológicas: estrutural, térmica, elétrica, biomédica e militar, e têm inspirado pesquisadores a combinar propriedades e características que não estão presentes em peças convencionais. Têm sido também considerados como uma alternativa na preparação de partes de motores de alta eficiência, ferramentas de corte e revestimentos estruturais para reatores químicos. A incorporação de metal e cerâmica em uma estrutura graduada permite a integração de muitas propriedades desejáveis que combinam ambas vantagens do metal e a cerâmica. Os componentes cerâmicos são capazes de suportar altas temperaturas e possuem alta resistência à corrosão, enquanto os componentes metálicos apresentam uma alta resistência à tração e alta ductilidade, e portanto são menos susceptíveis a fratura catastrófica. Neste trabalho, compósitos com níveis variáveis de aço inoxidável 316L e zircônia estabilizada com ítria, obtidos pelo processo de moagem de alta energia, foram preparados e caracterizados para determinar o comportamento térmico de cada composição, com o objetivo de planejar a sinterização dos MGFs com gradação de composição química. Difração de raios-x (DRX), análises de dilatometria e calorimetria exploratória diferencial (DSC) foram realizadas para os materiais compósitos com proporções diferentes de aço inoxidável e de zircônia, com o objetivo de analisar a influência da composição, como da taxa de aquecimento no comportamento dos compósitos selecionados durante a sinterização. Além disso, foram construídos por metalurgia do pó e caracterizados três peças de MGF. As peças de MGFs foram caracterizadas no microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Microanálise química foi feito pela técnica de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para o MGF1 e EDS - Line scan analysis das peças MGF2 e MGF3. Finalmente, as fases presentes nas peças foram medidas pela técnica de penetração Vickers. Os resultados dos ensaios dilatométricos para compósitos com teores de zircônia superiores a 50% e com taxas de aquecimento de 5ºC/min e 10ºC/min até 1200ºC, apresentaram uma contração linear maior em torno a 900ºC, e para composições com taxa de aquecimento de 15ºC/min em torno a 1000ºC, indicando que o processo de densificação se inicio a temperaturas inferiores que as outras composições observadas nas curvas dilatométricas para essas mesmas taxas de aquecimento. Os DSC dos compósitos apresentaram uma mudança correspondente à precipitação dos carbetos de cromo próprios do aço inox austenítico. A adição de zircônia ao aço inoxidável inibiu a precipitação dos carbetos, indicado pelo aparecimento de um pico nas amostras composta somente pelo aço inoxidável.