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Título: Incorporação de Nitreto de Boro e Carbeto de Nióbio na matriz cerâmica de Alumina
Autor(es): Chibério, Paulo Henrique
Orientador: Acchar, Wilson
Palavras-chave: Alumina;Carbeto de nióbio;Nitreto de boro;Ferramenta de corte
Data do documento: 5-Nov-2021
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Referência: CHIBÉRIO, Paulo Henrique. Incorporação de Nitreto de Boro e Carbeto de Nióbio na matriz cerâmica de Alumina. 2021. 71f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.
Resumo: A obtenção de novas cerâmicas avançadas e estruturais o uso de pós de alta pureza e ultrafinos combinados com menores tempo e temperatura de sinterização está sendo privilegiado. Esse processo mais rápido e com menores temperaturas é utilizado como uma nova via para produção de ferramentas de corte de cerâmica, produzidas, geralmente, com óxido de alumínio (Al2O3) como único material, ou com a adição de carbetos metálicos em sua matriz para aprimorar suas propriedades, tais como: Carbeto de nióbio (NbC), Carbeto de silício (SiC) e carbeto de tungstênio (WC). Outro material que vem sendo utilizado da indústria de usinagem é o nitreto de Boro (hBN), pois possui alto ponto de fusão (2527°C) que é um parâmetro muito importante para o material usado na ponta da ferramenta de corte. Visando novas formas de produção de ferramenta de corte, a técnica de Tape Casting foi utilizada para a manufatura, podendo, assim, obter geometrias complexas e espessuras desejadas. O presente trabalho teve como objetivo geral estudar as propriedades estruturais e mecânicas dos compósitos cerâmicos de alumina incorporada com Nitreto de Boro e Carbeto de Nióbio. No trabalho foi realizado com dois diferentes tipos de amostras, um grupo foi obtido a partir de SPS (Sinterização por Spark Plasma), sendo este o compósito de Al2O3+30% em peso de NbC, sinterizados a 1350°C, 1400°C e 1450°C; o outro grupo foi obtido via Tape Casting, onde foi incorporado h-BN (3%, 5% e 10%) na matriz cerâmica de alumina. Coma fita a verde de Al2O3-BN foi obtida laminados, estes foram, primeiramente, calcinados a 500°C com uma taxa de aquecimento de 1°C/min e posteriormente sinterizados a 1500°C, 1550°C e 1600°C. Os resultados obtidos, para as amostras produzidas por SPS, mostraram ser promissores, apresentando boas propriedades mecânicas como, por exemplo, dureza de 18,56 GPa, utilizando menores temperatura e tempo de sinterização. Os resultados das amostras obtidas via Tape Casting demonstraram que o hBN não contribuir significativamente para melhoras das propriedades mecânica dos nanocompósitos.
Abstract: Obtaining new advanced and structural ceramics using high purity and ultra-fine powders combined with shorter sintering time and temperature is being privileged. This faster process with lower temperatures can be used as a new way to produce ceramic cutting tools, usually produced with aluminum oxide (Al2O3) as the only material, or with the addition of metal carbides in its matrix to improve its properties, such as: Niobium carbide (NbC), Silicon carbide (SiC) and tungsten carbide (WC). Another material that has been used in the machining industry is Boron nitride (hBN), as it has a high melting point (2527°C) which is a very important parameter for the material used at the tip of the cutting tool. Aiming at new forms of cutting tool production, the Tape Casting technique was used for manufacturing, thus being able to obtain complex geometries and desired thicknesses. The present work has as general objective to study how properties and mechanics of ceramic composites of alumina incorporated with Boron Nitride and Niobium Carbide. The work was carried out with two different types of, a group was built from SPS (Spark Plasma Sintering), this being the composite of Al2O3 + 30% wt of NbC, sintered at 1350°C, 1400°C and 1450 °C; the other group was included via Tape Casting, where h-BN (3%, 5% and 10 %) was incorporated into the ceramic alumina matrix. As green ribbon, laminates were awarded, these were mainly calcined at 500 °C with a heating rate of 1 °C / min and subsequently sintered at 1500, 1550 and 1600 °C. The results obtained, for the samples produced by SPS, showed to be promising, presenting good mechanical properties such as, for example, hardness of 18.56 GPa, using lower temperature and sintering time. The results of samples obtained via Tape Casting demonstrated that hBN does not significantly contribute to improvements in the mechanical properties of nanocomposites.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48341
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