Consolidação do carboneto de nióbio (NbC) e compósitos por Spark Plasma Sintering (SPS): caracterização microestrutural e mecânica.

• Autor(a) principal: Tertuliano, Ana Júlia de Oliveira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-30082021-142140/
• topic: Caracterização mecânica; Caracterização microestrutural; Carboneto de nióbio; Conformação mecânica; Consolidação por SPS; Consolidation; Desagglomeration; Desaglomeração; Materiais compósitos; Mechanical characterization; Microstructural characterization; NbC; NbC composites; Sinterização; Usinagem

Este doutorado teve como objetivo estudar a consolidação de NbC e compósitos com matriz de NbC, bem como sua caracterização. A motivação é a potencial aplicação do NbC, que é um material de baixa sinterabilidade, em ferramentas utilizadas em processos de conformação e usinagem. Nesta tese, foram utilizados pós micrométricos de NbC (fornecidos pela CBMM) e para os compósitos de NbC foi utilizado como ligante um aço ferramenta (FeC_W) não comercial (fornecido pela empresa BOHLER). A consolidação desses materiais foi feita pela técnica Spark Plasma Sintering (SPS), um processo não convencional de sinterização. Avaliações preliminares dos sinterizados mostraram baixa densificação, em função disso foi feita a desaglomeração dos pós de NbC e do aço FeC_W. Após os diferentes tempos de desaglomeração, os pós foram sinterizados. Os parâmetros de sinterização (temperatura - pressão - tempo de patamar) utilizados para o NbC foram: 1600 oC -60 MPa - 10 min. Para os compósitos de NbC - FeC_W foram: 1100 oC - 60 MPa - 2 min. Foram conduzidas caracterização microestrutural e mecânica dos materiais sinterizados (incluindo uma amostra de interface NbC - FeC_W) utilizando principalmente as técnicas de microscopia, dureza, dureza instrumentada e difração de Raios-X. A caracterização microestrutural não mostrou evidências da formação de fase líquida. Neste doutorado, além das elevadas densificações obtidas com o NbC (95 % a 99%) e os compósitos de NbC (98%), foi possível mostrar que pós comerciais podem apresentar bons resultados e com desempenho comparável a outros processos de sinterização. Além de todos os aspectos relacionados com o processamento desses materiais via SPS, podem ser descritas as seguintes contribuições desta tese: 1. Sinterização de NbC e compósito com matriz de NbC com elevadas durezas, (entre 22 GPa e 15 GPa), equivalente às obtidas em materiais nanométricos. 2. A desaglomeração teve um papel importante na densificação. 3. A avaliação da estequiometria do NbC, mostrou que o SPS não tem influência nesse parâmetro e não esteve relacionada com as variações de dureza (H). Por outro lado, as diferentes densificações têm efeito no módulo de elasticidade (E), 388 GPa para o NbC com densificação de 95% e 494 GPa para o NbC com densificação de 99%. Avaliações preliminares, mostraram que a metodologia adotada de avaliar a interface NbC-FeC_W pode ser bem-sucedida no estudo da difusão de ligantes para sinterização utilizando o SPS.