Caracterização mecânica e microestrutural do zircaloy-4 obtido por HD e metalurgia do pó

• Autor(a) principal: Cavalheira, Elton Danilo
• Data de Publicação: 2019
• 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/85/85134/tde-18112019-111622/
• topic: machining; metalurgia do pó; powder metallurgy; reciclagem; recycling; usinagem; zircaloy-4; zircaloy-4

A etapa de usinagem para fabricação de tubos e tampões (end caps) de Zircaloy-4 (Zr-4) utilizados em reatores nucleares à água pressurizada (reatores PWRs) geram grandes quantidades de rejeitos deste material. Devido ao alto custo do Zr-4 faz-se necessário sua reciclagem, que representa uma grande economia para a política Nuclear Brasileira e também evita seu descarte para o meio ambiente. Neste trabalho, os rejeitos da usinagem do Zr-4 foram aquecidos em atmosfera de hidrogênio (923 K), sendo o pó resultante desta etapa, peneirado em malha 200 e 325 mesh (<75 e <45 &mu;m). Nesta etapa, foram retirados os materiais que não absorvem hidrogênio proveniente da usinagem, diminuindo a contaminação final por Fe da liga Zr-4. A moagem foi realizada em moinho de alta energia, utilizando pote e esferas de zircônia para diminuir a contaminação do pó. Os experimentos foram realizados em diferentes tempos de moagem (0 a 120 min). A amostra foi prensada a 200 MPa (prensagem isostática) e sinterizada a 1423 K por 10 h. A microestrutura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e foi determinada a microdureza Vickers. Os resultados mostraram que após 60 min de moagem o tamanho médio das partículas foi de 2,4 &mu;m. a microdureza Vickers após sinterização foi de 425 HV e tamanho médio de grão em torno de 50 &mu;m. As amostras apresentaram valores de densidade hidrostática de 99% em relação à teórica, e a microestrutura apresentou morfologia típica do Zr-4 da fase &alpha; e grãos equiaxiais. Para redução de áreas de armazenamento dos cavacos obteve-se uma redução de 27 vezes no volume ocupado após hidretação, cominuição e prensagem. Foi possível usinar os tampões a partir das amostras com menor medida de microdureza.