Fabricação e Avaliação de um Compósito Cerâmico Al2o3-zro2-tic em Gradação Funcional Com Wc-co
Nome: DAVI DE CARLI
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 27/02/2023
Orientador:
Nome |
Papel |
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| MARCELO BERTOLETE CARNEIRO | Orientador |
Banca:
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Papel |
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| MARCELO BERTOLETE CARNEIRO | Orientador |
Resumo: Material em Gradação Funcional (Functionally Graded Material FGM) é formado por um gradiente em sua composição de dois ou mais materiais com propriedades distintas, em que a heterogeneidade da microestrutura permite variação de propriedades ao longo do volume. O processo de fabricação do FGM é um importante tema de pesquisa. Dentre os métodos utilizados, a metalurgia do pó (MP) se destaca, devido a sua ampla variedade de materiais e possibilidade de controle de geometria e microestrutura. Existem várias técnicas que promovem o tratamento térmico de pós compactados, sendo a sinterização por corrente elétrica pulsada (Pulsed Electric Current Sintering PECS) uma das mais modernas. O objetivo do trabalho é apresentar o projeto de um FGM cerâmico, fabricado pela MP utilizando a técnica PECS, além de caracterizar a microestrutura com gradiente em camadas, a densidade, a dureza e a tenacidade à fratura do sinterizado. Os materiais utilizados na fabricação do FGM foram pós ultrafinos de α-Al2O3, pós nanométricos de 3Y-ZrO2 e TiC, caracterizando o compósito cerâmico, além de pós finos de WC-Co. Na predição da tensão residual foi utilizado um modelo termomecânico unidimensional. Na sinterização por PECS, as amostras foram tratadas a 1425°C, com tempo de patamar de 7 minutos, pressão uniaxial de 50 MPa e atmosfera em vácuo. A microestrutura foi caracterizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura após a preparação metalográfica. A avaliação da densidade experimental foi feita pelo princípio de Arquimedes em uma balança semi-analítica e a densidade teórica a partir da regra das misturas inversa. Ensaios de macroindentação Vickers e tenacidade à fratura por método de indentação foram executados. A predição de tensão residual indicou tensão trativa nas camadas mais ricas em cerâmica, todavia abaixo do limite de resistência à fratura do material. Não se observou, na análise por microscopia, trincas devido a tensão residual ao longo da microestrutura. As diferentes frações de volume dos constituintes permitiram evidenciar o gradiente em camadas. O valor médio de densidade relativa foi de 98,68%, significando 1,32% de porosidade. Observou-se variação de dureza ao longo do gradiente, bem como de tenacidade à fratura.
Palavras chave: Material em gradação funcional, cerâmica, densidade, dureza, tenacidade à fratura
