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Title: Efeito da adição de WC e Co na sinterização e propriedades mecânicas da alumina
Authors: Azevedo, Heytor Vitor Souza Bezerra de
Keywords: Compósitos;Alumina;Carbeto de tungstênio;Cobalto;Moagem de alta energia;Sinterização
Issue Date: 29-Jan-2016
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: AZEVEDO, Heytor Vitor Souza Bezerra de. Efeito da adição de WC e Co na sinterização e propriedades mecânicas da alumina. 2016. 91f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Compósitos à base de alumina (Al2O3), carbeto de tungstênio (WC) e cobalto (Co) apresentam propriedades específicas como baixa densidade, alta resistência à oxidação, alto ponto de fusão e elevada inércia química. Esse compósito revela ser um material promissor para ser aplicado em diversos campos da engenharia. Este trabalho tem como objetivo avaliar algumas propriedades mecânicas durante a confecção e, após a sinterização do compósito (Al2O3 - WC - Co). Pós compósitos com a composição de 80%.p de Al2O3, 18%.p de WC e 2%.p de Co foram processados pela rota de moagem de alta energia (MAE), em moinho planetário por 50 horas, bem como por mistura manual em um recipiente de vidro, seguindo a mesma proporção em peso. Amostras foram coletadas (2, 10, 20, 30, 40 e 50 horas) durante o processo de moagem. Em seguida, os pós foram prensados no formato de amostra circular com diâmetro de 5 mm em uma prensa uniaxial com pressões de 200 e 400 MPa. A sinterização ocorreu de duas maneiras: a primeira sinterização via fase sólida foi realizada à 1300 °C e à 1126 °C durante 1h com taxa de aquecimento de 10°C/min em forno resistivo sob atmosfera de argônio as pressões de compactação utilizadas foram de 200 e 400 MPa, a segunda sinterização foi realizada em dilatômetro via fase sólida à 1300 °C com pressão de compactação de 200 MPa, também foi realizada em dilatômetro outra sinterização, desta vez por fase líquida à 1550 °C com pressões de compactação de 200 e 400 MPa, obedecendo os mesmos parâmetros utilizados no forno resistivo. As matérias-primas foram caracterizadas por difração de raios X - (DRX), fluorescência de raios X - (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e particulometria a laser. As amostras sinterizadas foram submetidas a ensaios de microdureza. Os resultados mostraram que a moagem de alta energia atingiu os objetivos quanto ao tamanho de partícula e a densificação do compósito. Entretanto, a microdureza não alcançou resultados significativos, isso é um indício que o compósito possui baixa tenacidade à fratura.
Abstract: Composites based on alumina (Al2O3), tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) exhibit specific properties such as low density, high oxidation resistance, high melting point and high chemical inertia. That composite shows to be a promising material for application in various fields of engineering. In this work, the mechanical properties of the composite (Al2O3 – WC – Co), particularly density and hardness, were evaluated according to the effects of the variables of powder processing parameters, green compact and sintered. Powder composites with the composition of 80 wt% Al2O3, 18 wt% WC and 2 wt% Co were processed by high energy ball milling in a planetary mill for 50 hours as well as mixed by manual mixing in a glass vessel with the same proportion. Samples were collected (2, 10, 20, 30, 40 and 50 hours) during the milling process. Then, the powders were compacted in a cylindrical die with 5 mm in diameter in a uniaxial press with pressures of 200 and 400 MPa. The sintering was in two stages: first, the solid phase sintering was performed at 1126 and 1300 °C for 1 hour with a heating rate of 10 °C/min in a resistive furnace under argon atmosphere for green samples compacted in 200 and 400 MPa; the second sintering was performed on dilatometer in solid phase at 1300 °C for green sample compacted in 200 MPa, another sintering also was performed on dilatometer, this time in liquid phase at 1550 °C for green samples compacted in 200 and 400 MPa, with the same parameters used in resistive furnace. The raw materials were characterized by X – ray diffraction (XRD), X – ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and laser particlemeter. The sintered samples were subjected to microhardness testing. The results showed that high energy milling achieved to the objectives regarding the particle size and the dispersion of composite phases. However, the hardness did not achieve to significant results, this is an indication that the composite has low fracture toughness.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21026
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