Sinterização a plasma e propriedades de ligas Ni-Cr endurecidas por dispersão de óxidos

dc.contributor.advisorNascimento, Rubens Maribondo do
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9094-0044pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8671649752936793pt_BR
dc.contributor.authorPereira, Fábio Gustavo Lima
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0700379437767569pt_BR
dc.contributor.referees1Martinelli, Antônio Eduardo
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3885-9104pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0022988322449627pt_BR
dc.contributor.referees2Costa, Thercio Henrique de Carvalho
dc.contributor.referees3Gomes, Uilame Umbelino
dc.contributor.referees4Binder, Cristiano
dc.contributor.referees5Lourenço, Jorge Magner
dc.date.accessioned2024-02-15T19:28:19Z
dc.date.available2024-02-15T19:28:19Z
dc.date.issued2023-12-15
dc.description.abstractOxide Dispersion Reinforced Alloys (ODS) are known for their high application potential as structural materials in power generation systems or in the petrochemical industry, mainly due to their highly stable microstructure and high creep resistance. These characteristics are associated with the presence of a high density of dislocations and grain boundaries that are effectively anchored by ultrafine oxide particles dispersed along the microstructures of these materials. In the present study, Nickel-based ODS alloys were processed via high-energy ball milling for 1 and 2 hours. The milled powders were compacted at 600 MPa and subsequently sintered in a tubular furnace and in a plasma furnace under abnormal conditions at temperatures of 1000 ∘C, 1100 ∘C, 1150 ∘C e 1200 ∘C. Ni-Cr alloys with the compositions Ni-20Cr, Ni-20Cr-1,2𝑌2𝑂3 and Ni-20Cr-1,2𝑌2𝑂3-5𝐴𝑙2𝑂3 were developed and characterized. The effects of the composition and the processing parameters milling time, sintering temperature and sintering time on the microstructural characteristics, density and microhardness of the milled powders and consolidated alloys were then investigated. The microstructural aspects of the sintered alloys were analyzed using Electron Backscatter Diffraction (EBSD), X-ray diffraction, and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) techniques, while the mechanical properties were evaluated using the Vickers microhardness test and the density using the Archimedes principle. Higher sintering temperatures resulted in alloys with higher microhardness and density (7,181 g/𝑐𝑚3 e 260 HV, 7,09 g/𝑐𝑚3 e 255 HV, for samples sintered in tubular and plasma furnaces, respectively. The addition of 1.2% 𝑌2𝑂3 to the Ni-20Cr matrix significantly reduced the grain size of the alloy. The highest microhardness was found for the Ni-20Cr-1.2𝑌2𝑂3-5𝐴𝑙2𝑂3 alloy (339 HV) and was attributed to the combined effect of dispersion and composite strengthening mechanisms. All the microstructural aspects and mechanical properties suggest that the plasma sintering in abnormal discharge and tube furnace sintering are similar processes.pt_BR
dc.description.resumoLigas reforçadas por dispersão de óxidos (ODS) são conhecidas pelo elevado potencial de aplicação como materiais estruturais em sistemas de geração de energia ou na industria petroquímica devido, principalmente, a sua microestrutura altamente estável e à elevada resistência à fluência. Essas características estão associadas a presença de uma alta densidade de discordâncias e de contornos de grão que são efetivamente ancorados por partículas de óxidos ultrafinas, dispersas ao longo da microestrutura desses materiais. No presente estudo, ligas ODS à base de Níquel foram processadas via moagem de alta energia (MAE), por 1 e 2 horas. Os pós moídos foram compactados à 600 MPa e, posteriormente, sinterizados em forno tubular e em forno à plasma em regime anormal a temperaturas de 1000 ∘C, 1100 ∘C, 1150 ∘C e 1200 ∘C. Ligas Ni-Cr com as composições Ni-20Cr, Ni-20%Cr-1,2%𝑌2𝑂3 e Ni-20Cr1,2%𝑌2𝑂3-5%𝐴𝑙2𝑂3 foram desenvolvidas e caracterizadas. Foram investigados os efeitos da composição e dos parâmetros de processamento: tempo de moagem, temperatura e tempo de sinterização nas características microestruturais, na densidade e na microdureza dos pós moídos e das ligas consolidadas. Os aspectos microestruturais das ligas sinterizadas foram analisados através das técnicas Electron Backscatter Diffraction (EBSD), difração de raios-X e espectroscopia por energia dispersiva (EDS), já as propriedades mecânicas foram avaliadas usando ensaio de microdureza Vickers e a densidade através do princípio de Arquimedes. Maiores temperaturas de sinterização proporcionaram a obtenção de ligas com maior microdureza e densidade (7,181 g/𝑐𝑚3 e 260 HV, 7,09 g/𝑐𝑚3 e 255 HV, para amostras sinterizadas em forno tubular e à plasma, respectivamente). A adição de 1,2% de 𝑌2𝑂3 a matriz de Ni-20Cr reduziu significativamente o tamanho de grão da liga. Maior microdureza foi encontrada para liga com composição Ni-20%Cr-1,2%𝑌2𝑂3-5%𝐴𝑙2𝑂3 (339 HV) e foi atribuída ao efeito combinado dos mecanismos de endurecimento por dispersão e por transferência de carga. Todos os aspectos microestruturais e de propriedades mecânicas sugerem que os processos de sinterização a plasma em regime anormal e em forno tubular são similares.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationPEREIRA, Fábio Gustavo Lima. Sinterização a plasma e propriedades de ligas Ni-Cr endurecidas por dispersão de óxidos. Orientador: Dr. Rubens Maribondo do Nascimento. 2023. 158f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57596
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectLigas reforçadas por dispersão de óxidospt_BR
dc.subjectMoagem de alta energiapt_BR
dc.subjectLigas Ni-Crpt_BR
dc.subjectMecanismos de endurecimentopt_BR
dc.subjectSinterização a plasma em regime anormalpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleSinterização a plasma e propriedades de ligas Ni-Cr endurecidas por dispersão de óxidospt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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