Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais
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- Efeitos da adição de B, Y2O3 e/ou WS2 na microestrutura e no comportamento tribológico do aço inoxidável austenítico produzido por SPS(2021-06-22) Serafini, Francisco Lanferdini; Farias, Maria Cristina More; Alves, Salete Martins; Machado, Izabel Fernanda; Perottoni, Cláudio Antônio; Catafesta, Jadna; Moraes, Marcia Marie Maru deComo alternativa para atender a demanda de materiais avançados para aplicações que visam diminuir consumo de energia e deterioração de componentes por fenômenos tribológicos como atrito e degaste, pode-se utilizar materiais a base de aço inoxidável austenítico. Dessa forma, os materiais deverão ter propriedades que os permitam ser utilizados em aplicações tribológicas. Para isso, os aços inoxidáveis austeníticos podem ter adicionados a sua composição aditivos e reforços por uso de processamentos via sinterização. Esses aditivos e reforços possuem papéis diferentes: os agentes de sinterização, como o boro (B), visam aumentar a densificação; os reforços mecânicos, como o óxido de ítrio (Y2O3), visam aprimorar as propriedades mecânicas; e os lubrificantes sólidos, como dissulfeto de tungstênio (WS2), visam aumentar a lubricidade do material. Portanto, o objetivo desse trabalho é avaliar o efeito da adição de B, Y2O3 e WS2 nas propriedades tribológicas dos aços inoxidáveis austeníticos a base de 316L produzidos por sinterização por plasma pulsado. Para melhor compreender o comportamento tribológico do material, um estudo detalhado visou identificar as fases cristalinas dos materiais, via técnicas como MEV, EDS e DRX e por estudo termodinâmico, para compreender a microestrutura do material e correlacioná-la com os efeitos de atrito e degaste. Demais análises como densidade e dureza também corroboraram com o estudo. A análise microestrutural revelou que a adição de B e de WS2 favoreceram o fechamento de poros e o aumento da dureza do material. Por sua vez, a adição de Y2O3 propiciou aumento na porosidade e diminuição da dureza. Além disso, foi possível verificar a formação de novas fases durante a sinterização, em que os elementos da matriz austenítica reagiram com os elementos dos aditivos e reforços. Essas microestruturas não foram capazes de diminuir os níveis de atrito dos materiais, o qual manteve um coeficiente de atrito superior a 0,6. Por sua vez, o nível de desgaste variou conforme a microestrutura e demais propriedades dos materiais. O B e o WS2 tendem a diminuir e a Y2O3 tende a aumentar a taxa de desgaste específica. Os níveis de atrito foram regidos principalmente por mecanismos de adesão e os níveis de desgaste, por mecanismos por adesão, por abrasão e oxidativo. [resumo fornecido pelo autor]
- Microestrutura e propriedades tribológicas de aços austeníticos Fe-Cr-Ni-Mo sinterizados com adição de itria e boro(2016-05-31) Serafini, Francisco Lanferdini; Farias, Maria Cristina More; Rodrigues, Daniel; Ornaghi Júnior, Heitor Luiz; Vieceli, AlexandreAços inoxidáveis austeníticos são materiais amplamente utilizados em sistemas que exigem elevadas resistências à oxidação e à corrosão. No entanto, quando em contato com outras superfícies, esses materiais possuem elevado coeficiente de atrito e baixa resistências ao desgaste. Uma alternativa para melhorar suas propriedades tribológicas é a utilização de lubrificantes sólidos adicionados em suas composições pela técnica de metalurgia do pó (M/P). Materiais como itria e boro têm se mostrado eficazes em melhorar as propriedades mecânicas e tribológicas de ligas Fe-Cr-Ni-Mo. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da adição de boro e de itria na microestrutura e nas propriedades tribológicas de aços inoxidáveis austeníticos Fe-Cr-Ni-Mo obtidas por M/P. Foram preparadas amostras de 316L por M/P em quatro condições diferentes. Duas amostras, uma sem aditivo e outra com 0,6% p de boro adicionado à composição do 316L, foram processadas a pressão de compactação de 800 MPa e temperatura de sinterização de 1240°C. Além dessas, duas amostras, uma sem aditivo e outra com 1,0% p de itria adicionada à composição do 316L, foram processadas a pressão de compactação de 400 MPa e temperatura de sinterização de 1280°C. Determinou-se a composição química por espectrometria de emissão óptica, a microdureza Vickers, a microestrutura por MEV e EDS, o comportamento tribológico por ensaio de deslizamento alternado (coeficiente de atrito e coeficiente de desgaste específico) e por MEV e EDS (mecanismos de desgaste). Os resultados mostraram que a adição de boro aumenta significativamente a resistência ao desgaste dos materiais, devido à melhor densificação e à formação de fases duras (como boretos ricos em cromo e molibdênio) na sinterização. A adição de itria, mesmo com o aumento da dureza, diminui a resistência ao desgaste, pois dificultou a densificação devido a sua baixa interação com a matriz austenítica do material. O coeficiente de atrito se manteve em 0,8 para todos os materiais, o que indica que os aditivos não o influenciam e não atuam como lubrificantes sólidos. Os mecanismos de desgaste observados nas superfícies dos materiais desgastado foram os mecanismos por adesão e por reação triboquímica.