Ref.: MceCa44-001
Apresentador: Adriana e Silva da Costa
Autores (Instituição): da Costa, A.e.(Universidade Tecnológica Federal do Paraná); Chinelatto, A.S.(Universidade Estadual de Ponta Grossa); Chinelatto, A.L.(Universidade Estadual de Ponta Grossa); Ojaimi, C.L.(Universidade de São Paulo - FZEA);
Resumo:
Compósitos de matriz de alumina (Al2O3) com inclusões de uma segunda fase apresentam geralmente melhoria nas propriedades mecânicas, especialmente dureza, tenacidade à fratura e resistência ao desgaste, quando comparado com os da matriz. Carbeto de silício (SiC), carbeto de titânio (TiC), carbeto de tungstênio (WC), nitreto de titânio (TiN), dentre outros, são exemplos de partículas de reforço que vem sendo usadas. O TiN apresenta algumas propriedades que fazem com que ele possa ser utilizado como reforço numa matriz de Al2O3, como: alto ponto de fusão, alta dureza e tenacidade à fratura e baixa reatividade química. Além disso, ele apresenta expansão térmica similar à Al2O3, reduzindo a tensão residual produzida durante os ciclos de aquecimento e resfriamento, responsáveis por trincas que diminuem a resistência mecânica e de desgaste do material. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização de compósitos de matriz Al2O3 (alumina) com inclusões de TiN (nitreto de titânio) em volumes de 1%, 3% e 5% para fabricação de ferramentas de corte cerâmica. A preparação do compósito foi feita pela mistura de pós em meio alcoólico, seguida por secagem como fluxa de ar quente e conformação por prensagem uniaxial. A sinterização ocorreu em forno elétrico convencional a 1500°C, 1550°C e 1600°C, com patamar de 2 horas, usando pó de grafite como fase de sacrifício para evitar a oxidação do TiN. Os compósitos foram caracterizados por medida de densidade aparente, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS) e propriedades mecânicas (dureza e tenacidade à fratura por indentação). A resistência ao desgaste foi avaliada pelo sistema esfera-sobre-disco com esfera de WC-Co6%. Os resultados mostraram que o uso de grafite como fase de sacrifício foi eficaz para evitar a oxidação do TiN, mas houve início de oxidação nos compósitos com 3% e 5% de TiN nas temperaturas mais altas (1550°C e 1600°C). Os compósitos sinterizados mostraram densificação satisfatória, acima de 94% DT, para todas as temperaturas de sinterização estudadas. As imagens de MEV mostraram uma microestrutura com uma boa dispersão das inclusões de TiN, porém a presença de TiN reduziu a densificação em relação à matriz e promoveu o crescimento de grãos da Al2O3. A adição de TiN aumentou a dureza e tenacidade à fratura dos compósitos em comparação com a Al2O3 sem inclusões. A dureza atingiu valores acima de ? 20 GPa e a tenacidade à fratura por indentação ultrapassou 4 MPa.m1/2. O coeficiente de atrito reduziu com o aumento da quantidade de TiN nos compósitos em relação a matriz cerâmica Al2O3 sem inclusões de TiN. Os resultados sugerem que esses compósitos têm potencial para aplicações industriais que demandam alta resistência ao desgaste e boas propriedades mecânicas, como a aplicação para produção de ferramentas de corte cerâmicas.