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Análise de Dados Cinéticos para a Síntese de Carbeto de Tungstênio por Reação Gás-Sólido
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-19) Mendonça Filho, Laércio Martins de; Araújo, Camila Pacelly Brandão de; Mashhadikarimi, Meysam; Dantas, Suylan Lourdes de Araújo; Vasconcelos, Bruna Rego de
O carbeto de tungstênio é um composto químico inorgânico contendo partes iguais de um material cerâmico (carbono) e de um material metálico (tungstênio), de alta densidade, elaborada para aplicação em ambientes agressivos nos quais a superfície das peças são submetidas a desgastes por abrasão e erosão severos. A síntese de carbetos refratários por reação gás-sólido é interessante industrialmente já que esses materiais podem ser utilizados na fabricação de muitos dispositivos eletroeletrônicos, como, por exemplo, pás de exaustores, ferramentas de conformação a frio; sedes de selos mecânicos; bombas de polpa de mineração; válvula duplo pêndulo, etc). Neste trabalho realiza-se um estudo cinético da síntese do carbeto de tungstênio (WC) usando dados cromatográficos através da reação gás-sólido. A metodologia empregada consistiu na aquisição de dados bibliográficos referentes às reações de síntese de carbetos de tungstênio seguida de desenvolvimento do estudo cinético para as reações. Foram usados os modelos de primeira e segunda ordem. Foi possível estimar as constantes cinéticas de primeira e segunda ordem para os seguintes valores: k (constante de velocidade) = 0,00181/min, R² = 0,9646 para reações de síntese a T = 850°C, Q (vazão) = 17 L/h com 2 horas de isoterma usando o modelo de primeira ordem e de k = 0,00181/min com R² = 0,9663 para o modelo de segunda ordem. O modelo de primeira ordem (R² médio= 0,937) parece explicar o fenômeno reacional com maior qualidade que o modelo de segunda ordem, obtendo coeficientes de correlação linear maiores ( R² médio= 0,8118).
Análise de microdureza do aço inoxidável 316L puro e aço inoxidável-3%óxido de sílica sinterizado em forno convencional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-03) Carvalho, Cassius Vinicius de Azevedo; Furukava, Marciano; Furukava, Marcio; Mashhadikarimi, Meysam
O presente trabalho visa encontrar avanços na área dos compósitos com o auxilio do processo de fabricação: Metalurgia do pó. Processo de fabricação caracterizado pelo trabalho com pós metálicos e não metálicos apresentando resultados mais precisos e econômicos que outros processos, como também ajudar na produção a larga escala em industrias. Com o auxilio do forno convencional é possível atingir a união de partículas do pó a ser trabalhado, assim garante melhores propriedades do material, por meio de difusão. O presente trabalho visa conseguir melhores resultados mecânicos (dureza) com o uso do aço inox 316L reforçado com 3% em peso do dióxido de sílica (SiO2) em comparação com o aço inox 316L puro. Espera-se que o material compósito que será obtido por meio de processos como moagem, compactação e sinterização em forno convencional tubular adquira propriedades de dureza maiores que o metal puro. Para isso, ao final dos processos para obter o compósito os dois materiais sejam submetidos a ensaios não destrutivos e ensaio destrutivo a fim de buscar e comparar informações deles separados após o processo de sinterização e assim observar se o objetivo do trabalho será conseguido.
Análise microestrutural do aço Dual Phase tratado por Têmpera e Partição
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019) Braga, Lucas Daniel Pinto Barbosa; Castro, Nicolau Apoena; Mashhadikarimi, Meysam; Melo, Gudson Nicolau de
Neste trabalho foi avaliada a microestrutura gerada no aço Dual Phase pelo tratamento de Têmpera e Partição (T&P). Os tratamentos térmicos intercriticos, a 740°C por um tempo de encharque de 1h na região considerada intercrítica, seguido de têmpera água e em banho de sal nas temperaturas de 100ºC e 200°C respectivamente, intermediárias às temperaturas Ms e Mf, numa isoterma (tratamento de partição) de 30 minutos. Foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD) para a caracterização microestrutural do material obtido. Para as caracterizações via MO e MEV foi utilizado os reagentes Le Pera e Nital 5% para contrastar fase e constituinte, enquanto no EBSD foram utilizados os mapas e índice de qualidade (IQ), notando formação de ferrita e complexa microestrutura (martensita, martensita auto-revenida e possivelmente bainita) na microestrutura do aço. Já para a quantificação de fases foram analisadas via histogramas de IQ do EBSD no software Esprit 2.1, observando a presença da fração de fase ferrítica e dos microconstituintes presente na matriz ferrítica. No material tratado também ocorreu ensaio de dureza e microdureza para avaliar a resistência de suas regiões. Os resultados obtidos indicam que as técnicas de MO, MEV-FEG e EBSD contribuíram para a compreensão microestrutural, com destaque para a análise via MEV-FEG, permitindo a observação de maiores detalhes, como contraste entre fases e microconstituintes (diferenciação de composição) e topografia.
Análise tribológica de compósitos à base de cBN e WC empregando como ligante um sinterizante inovador
(2018-12-17) Souza, Dyego Monteiro de; Filgueira, Marcello; Medeiros, João Telesforo Nóbrega de; ; ; ; Cavalcante, Danielle Guedes de Lima; ; Mashhadikarimi, Meysam; ; Souza, Roberto Silva de; ; Alves, Salete Martins;
Com o desenvolvimento dos processos de fabricação, a indústria metal mecânica vem cada vez mais demandando avanços, principalmente na modernização das máquinas operatrizes e na evolução constante das ferramentas de corte. Nas ferramentas de corte, um dos principais focos são os materiais utilizados, onde busca-se a diminuição do consumo energético, melhor acabamento da peça final e uma maior vida útil da ferramenta. Os compósitos de WC amplamente utilizados, e o cBN, que já vem sendo estudado desde o final do século XX, vem em contínuo desenvolvimento buscando a otimização, assim como melhoria nas propriedades físico-químicas e mecânicas (dureza, tenacidade à fratura) em decorrência dos mais diversos materiais a serem usinados. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a estudar o desgaste dos pares tribológicos compósito WC - AISI 4140 e cBN - AISI 4140, visando assim, identificar a faixa de dureza ao qual esses matérias apresentam um melhor comportamento tribológico, para isso utilizou-se o ensaio com configuração pino sobre disco, tendo como pino (corpo de prova) um cilindro de WC ou cBN, ambos compostos por 90% de material duro + 10% de ligante sendo este ligante, composto por 90% Nb + 10% Ni e como disco (contra corpo) o aço AISI 4140 submetido a diferentes tratamentos térmicos, sendo eles: recozimento, têmpera e têmpera seguida de revenimemto. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foram medidos através de sensores instalados a bancada pino-disco o atrito dinâmico, profundidade da pista de desgaste, temperatura próxima a região do contado. Objetivando a caracterização da superfície do par tribológico antes do ensaio, foram realizadas medidas de dureza e rugosidade na região do contato. Após os ensaios, foram feitas análises da "trilha" de desgaste em MEV, EDS, DRX. A análise tribológica realizada neste trabalho mostrou a eficiência dos compósitos testados. Através do resultado tribológico obtido para este estudo constatou-se que ocorreu o mecanismo de falha por soltura dos grãos menos sinterizados de cBN, e posterior incrustamento destas partículas sobre a matriz metálica nas condições de ensaio cBN-R e cBN-TR, justificando a baixa eficiência do cBN como ferramenta de corte para materiais com dureza inferior a 40 HRC.
Avaliação cinética da síntese de carbeto de tungstênio (WC) via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura gasosa CH4-H2 em reator de leito fixo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-13) Silva, Amanda Araujo Gomes da; Araújo, Camila Pacelly Brandão de; Mashhadikarimi, Meysam; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/4474516366734941; Silva, Rayane Ricardo da; ttp://lattes.cnpq.br/9763159668414027; Costa, Ruan Sávio da; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4381218Z3
A aplicação do carbeto de tungstênio (WC) destaca-se na indústria mecânica, química e aeroespacial por apresentar uma combinação única de propriedades, como elevada dureza, alto ponto de fusão, alta resistência ao desgaste, grande estabilidade química e térmica. Tradicionalmente, sua produção ocorre via reação de carburização entre uma fonte de tungstênio e uma fonte de carbono em altas temperaturas (1400ºC e 1800°C) e longo período de reação. Diversos métodos de síntese de WC vêm sendo investigados com o intuito de obter pós com alta pureza e alta área superficial, e de otimizar o processamento. O Departamento de Engenharia Química da UFRN (DEQ) desenvolveu uma rota de síntese via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura de CH4-H2 capaz de produzir carbeto de tungstênio puro após uma hora de reação à temperatura de 850°C em reator de leito fixo. Foram estudadas variadas condições de processamento, mas não foi realizada a análise cinética dos dados. Esse tipo de análise é uma etapa fundamental para avaliar a viabilidade da implementação do processo de síntese em grande escala. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação cinética da síntese de WC desenvolvida pelo DEQ a partir de dados de conversão de metano disponíveis na literatura. Os dados da síntese foram obtidos por meio da ferramenta "Digitalize" do software Origin®, e modelados para verificar qual modelo cinético melhor se adequa a reação: a Lei de Potências (reação de primeira ordem) ou o modelo de Avrami. Os resultados indicam que o modelo de 1ª ordem se adequa aos dados experimentais analisados (R2 > 0, 90). Constante cinética de k= 0,0017 min-1 com R² = 0,935 foi determinada para reações de síntese a T=850°C, Q=17L/h e 1 hora de isoterma.
Avaliação da eletrodeposição do banho de cobre ácido na produção de semijoias e folheados
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-18) Vieira, Pâmala Samara; Mashhadikarimi, Meysam; Silva, Bismarck Luiz; http://lattes.cnpq.br/4377238190630005; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/9791896377375104; Castro, Nicolau Apoena; http://lattes.cnpq.br/3740711945494961; Rego, José Kélil Marcilio Alves do
Os produtos metálicos que são comercializados no segmento de acessórios são submetidos a um processo de tratamento de superfícies buscando promover propriedades contra desgaste da peça, corrosão química ou apenas para fins decorativos. Neste contexto, a eletrodeposição é um processo de recobrimento de um substrato através da eletrólise, com alterações de características em relação ao acabamento superficial, garantindo resistência à corrosão, ao desgaste e aumentando a vida útil do produto. Na eletrodeposição, um banho muito utilizado é o de cobre, uma vez que, através desse banho, é possível a obtenção de acabamentos mais brilhantes e uniformes nas peças, além de servir como uma base de reforço para os revestimentos posteriores. Nesse processo, os banhos são consumidos à medida que as peças vão sendo banhadas. Portanto, ocorre uma perda na eficiência. Dessa forma, o objetivo do trabalho é avaliar, por meio de titulações químicas, o consumo da solução de Cu ácido no processo de eletrodeposição de metais. Nesse sentido, as peças utilizadas foram submetidas ao pré-tratamento químico, denominado desengraxe, e seguiu com as demais etapas, que são: cobre alcalino, cobre ácido, níquel free e ouro douração. Após a saída de cada banho, as peças foram lavadas, ativadas e lavadas novamente. Ao final dos procedimentos de depósitos nas superfícies das peças banhadas, faz-se necessário identificar a concentração final da solução eletrolítica contida nos tanques, a fim de manter a concentração de sais no nível ideal para não comprometer a qualidade das camadas de depósitos das peças. Diante disso, essa concentração pode ser obtida por meio do método titulométrico, com uso de indicador visual, com intuito de obter a concentração ideal do CuSO4 e H2SO4, que são os componentes presentes na formulação do banho de cobre ácido e que necessitam de manutenções específicas para o depósito na superfície da peça com qualidade. Os resultados obtidos demonstraram que o CuSO4 apresentou um valor de concentração com uma média de 152,88 g/L, enquanto o H2SO4 apresentou 34,05 g/L. Ao realizar a comparação com os valores ideais que são, respectivamente, 200 g/L e 60 g/L, constatou-se que houve uma perda de componentes no banho. No entanto, é possível realizar a correção do banho através de análises químicas e posteriormente a reposição dos aditivos na solução eletrolítica.
Avaliação do impacto da preparação metalográfica na quantificação de austenita retida via EBSD em aço AHSS
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-25) Julião, Rodrigo Bessa; Castro, Nicolau Apoena; Jetson Lemos Ferreira; Melo, Gudson Nicolau de; Mashhadikarimi, Meysam
Os aços avançados de alta resistência (AHSS) têm sido implementados em maior quantidade pela indústria automotiva, chegando a ultrapassar os 80% de uso em automóveis segundo a WorldAutoSteel, visando à redução de peso do corpo automotivo e ao aumento da segurança veicular. Apresenta maior resistência mecânica em comparação ao alumínio, bem como menor custo. Todas essas características contribuem para que a indústria automotiva cumpra com suas metas globais de redução de poluentes. Devido à grande importância que cerca o desenvolvimento e a otimização dos atuais e de novos aços, esse trabalho se propôs a otimizar o método de preparação metalográfica para a quantificação de austenita retida via difração de elétrons retroespalhados (EBSD) em aço AHSS. O método de Rietveld aplicado à difração de raios-X foi utilizado como referência no presente estudo. Foram aplicadas duas técnicas distintas de polimento final por imersão em sílica coloidal: O polimento vibracional em politriz Vibromet e o polimento em politriz Minimet. Para cada um dos métodos variou-se o tempo de polimento. Os resultados indicam que o polimento via Minimet é mais eficiente para esta aplicação. Ademais, o método EBSD apresentou resultados confiáveis, próximos ao valor de referência, quando o método de polimento foi eficiente para a remoção da camada encruada pelas etapas anteriores de preparação metalográfica.
Avaliação microestrutural de Zonas Parcialmente Diluídas obtidas por soldagem dissimilar empregando os metais de adição Inox 309L e Inconel 625
(2018-08-06) Silva, William Constantino da; Buschinelli, Augusto José de Almeida; ; ; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; Mashhadikarimi, Meysam; ; Castro, Nicolau Apoena; ; Silva, Celina Leal Mendes da;
Visando investigar a influência nas Zonas Parcialmente Diluídas (ZPD), do aporte térmico e do metal de adição empregado, o presente trabalho propõe avaliar o perfil metalúrgico dessa região interfacial, empregando Inconel 625 e Inox 309L como metais de adição, depositados pelo processo MIG em aço baixo carbono. No entanto, para que a soldagem de revestimento atinja o seu propósito, deve-se garantir, durante seu processamento revestimentos com baixa diluição, porém, a obtenção de revestimentos com alta diluição, visa avaliar a influência deste parâmetro na interface do revestimento com o substrato. Portanto, mudanças na velocidade de soldagem foram propostas, com o intuito de obter revestimentos com características metalúrgicas distintas, de modo a influenciar na interação substrato/revestimento e obter diferentes percentuais de diluição. As soldas foram depositadas sobre chapas com 200 X 100 X 10 mm, formando corpos de prova com uma camada de revestimento, formado por três cordões do metal. Para cada metal de adição utilizado, duas condições de energia de soldagem foram impostas, 1536 J/mm e 550 J/mm. Desses corpos de prova foram retiradas amostras para preparação metalográfica, seguida de análise via microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo e ensaio de microdureza. Os resultados mostraram uma relação direta entre as espessuras das ZPD’s com os metais de adição empregados, de modo que os revestimentos utilizando o Inox 309L apresentaram ZPD’s mais espessas, quando comparadas com as ZPD’s dos revestimentos produzidos com o Inconel 625. Para ambos os metais de adição, maiores velocidades de soldagem contribuiram para maiores percentuais de diluição, como consequência de uma menor área de reforço formada no componente revestido. Outro resultado importante foi evidenciado com análises de microdureza, onde foi possível observar um aumento considerável nos valores de dureza na região interfacial, mais precisamente nas zonas parcialmente diluídas (ZPD) e nas zonas termicamente afetadas (ZTA) adjacentes à linha de fusão.
Avaliação microestrutural dos efeitos de grafeno em revestimentos a base de metal duro para aplicações em ativos petrolíferos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-05-27) Paula, Celmo Hudson Reis de; Nascimento, Rubens Maribondo do; Mashhadikarimi, Meysam; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; https://orcid.org/0000-0001-9094-0044; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793; http://lattes.cnpq.br/6280728143420382; Paskocimas, Carlos Alberto; https://orcid.org/0000-0002-1915-4291; http://lattes.cnpq.br/2365059843175411; Paredes, Ramon Sigifredo Cortés
A adição de grafeno em ligas tem se tornado objeto de pesquisa visando o desenvolvimento de revestimentos em materiais metálicos, uma vez que tende a aprimorar propriedades como resistência ao desgaste e a corrosão do material, assim, aumentando a vida útil de ativos de indústrias do petróleo e gás, automotivas, mineração, entre outras. Nesse estudo, foi sintetizado óxido de grafeno e misturado com carbeto de tungstênio - 12%cobalto para formulação de quatro composições com diferentes porcentagens em peso de óxido de grafeno (0; 0,5; 0,75; 1). Chapas de aço 1020 foram aspergidas via aspersão térmica - HVOF com cada composição. As composições e os revestimentos foram caracterizados via DRX, MEV- FEG, Raman, ensaio de dobramento e microdureza vickers. Os resultados mostram que não ocorreu mudança de fase do óxido de grafeno após a aspersão térmica. O revestimento com 0,5% de grafeno obteve maiores valores de dureza que as outras composições, comprovando assim, que o grafeno melhora as propriedades mecânicas do revestimento. Porém, as composições com maiores teores de grafeno apresentaram fragilização, ou seja, o revestimento começou a apresentar maior quantidade de descontinuidades na sua microestrutura com uma maior quantidade de grafeno na composição.
Caracterização da liga de alta entropia CrMnFeCoNi obtida através de moagem mecânica de alta energia
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-11) Souza, Fernando Oliveira do Nascimento; Mashhadikarimi, Meysam; Silva, Bismarck Luiz; Araújo, Kívia Fabiana Galvão de
Ligas de alta entropia (LAE) são materiais metálicos que estão se destacando nos últimos anos, devido a obtenção de um material com propriedades importantes, tais como, elevada dureza, resistência à corrosão, ao desgaste, estabilidade térmica e resistência à fadiga, possibilitando sua utilização em diferentes campos de aplicações. Ao contrário da metalurgia clássica onde as ligas comumente utilizadas são baseadas em um único elemento principal, as ligas de alta entropia são ligas multicomponentes, contendo cinco ou mais elementos em proporções quase iguais (equiatômicas) e apresentam estruturas cristalinas simples. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi produzir uma liga de alta entropia, composta por Cromo (Cr), Manganês (Mn), Ferro (Fe), Cobalto (Co) e Níquel (Ni), por meio da moagem de alta energia. A liga obtida foi caracterizada por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS) e Difração de Raios-X (DRX), objetivando investigar a formação de fases da liga. Além disso, inicialmente foi feita uma simulação computacional da formação de fases através do software PandatTM, com intuito de analisar a viabilidade de formação da liga equiatômica CrMnFeCoNi. Os resultados obtidos demonstraram que o método de moagem de alta energia empregado neste trabalho mostrou-se eficiente para obtenção da liga de alta entropia. Uma vez que os difratogramas mostraram picos bem definidos, indicando assim a formação de uma fase cristalina cúbica de face centrada. Foram moídas três amostras da LAE em diferentes tempos, 5h, 10h e 15h, sendo a amostra produzida com 15 horas de moagem a que obteve melhor resultado, pois apresentou o pico principal da liga, além de uma diminuição na intensidade dos picos referentes a fases secundárias. Por meio do MEV foi possível observar a mudança da morfologia, bem como a evolução da miscigenação dos diferentes pós e formação da liga, constatando que tempo de moagem foi um fator importante para obtenção e maior homogeneização da liga.
Comparação do efeito da temperatura e taxa de deformação entre Aço Dual Phase e Aço Martensítico submetidos a Natural Bake Hardening
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-21) Marinho, Amaralina Lituânia Morais; Mashhadikarimi, Meysam; Nicolau Apoena Castro; Peres, Maurício Mhirdaui; Nascimento, Edson Silva do
Aços multifásicos são um exemplo de Aços Avançados de Alta Resistência (AHSS - Advanced high strength steel) que são aplicados na indústria automobilística devido a sua apropriada combinação de propriedades mecânicas para esta aplicação. Tais propriedades estão diretamente relacionadas às características microestruturais destes aços como quantidade, tipo, morfologia e distribuição de seus constituintes que, por sua vez, dependem dos parâmetros de processamento aplicados. O efeito Bake Hardening (BH) consiste em submeter aços com a microestrutura característica dos aços multifásicos a um processo de envelhecimento controlado seguido de deformação plástica. Este efeito é estudado com foco no mercado automobilístico porque permite alcançar limites de resistência mais altos em peças acabadas implicando em uma conformabilidade constante, ajudando a solucionar problemas da indústria no que se refere à maior segurança para os usuários. O presente trabalho apresenta um estudo do efeito da temperatura de recozimento dentro do regime intercrítico, a 750 ºC e a 830 ºC e o efeito da variação das taxas de deformação de 1 mm/min e 10 mm/min aplicadas em corpos de prova de aço laminados a frio sob o ponto de vista de dureza. A microestrutura foi analisada através de fotomicrografias das amostras antes e depois dos tratamentos térmicos com o uso do reagente químico Nital (5%) utilizando Microscópio Ótico e Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV-FEG). A quantificação de elementos químicos por fase foi realizada através de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e a quantificação da fração de martensita foi feita utilizando o software ImageJ. O aço submetido à temperatura de 750 ºC sofreu maior efeito Bake Hardening apresentando aumento de dureza em temperatura ambiente. Entretanto, o aço submetido à temperatura de 830 ºC apresentou microestrutura predominantemente martensítica, devido à proximidade com a temperatura de austenitização, resultando em menor efeito de BH.
Development of a microwave absorbing material based on molybdenum-doped niobium pentoxide
(Scielo, 2019-01) Mashhadikarimi, Meysam; Gurgel, Diego Pires; Queiroz Júnior, Idalmir de Souza; Silva Júnior, M. Q. da; Andrade, H. D. de; Gomes, Uílame Umbelino
This work aimed to perform the characterization of electrical properties of niobium pentoxide, Nb2O5, pure and doped with molybdenum, prepared by powder metallurgy route and to do a comparative analysis of the influence of this material when sintered in a muffle or in a microwave oven. The results showed that the doping of the niobium pentoxide with 0.5% or 1% of molybdenum along with the process of sintering in a microwave oven make the material more applicable as a microwave absorber material for electromagnetic radiation in the UHF (ultra-high frequency) range between 0.3 to 3 GHz. The motivation of this work was associated with the fact that in Brazil are located two of the largest niobium reserves in the world. Under this view, the study of the processing of the ceramic materials is important considering possible technological applications
Development of a novel polycrystalline diamond composite using tantalum as a binder
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-06-28) Medeiros, Regina Bertília Dantas de; Gomes, Uilame Umbelino; Mashhadikarimi, Meysam; ; ; ; http://lattes.cnpq.br/2032967355553700; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; Santos, Alessandra Agna Araújo dos; ; Filgueira, Marcello;
O diamante policristalino (PCD) é um material amplamente aplicado nas indústrias de corte e perfuração devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Atualmente, diversos pesquisadores tem estudado a utilização de diferentes ligantes em sua fabricação, buscando melhorar suas propriedades e reduzir o uso de metais tradicionais que são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo estudar a aplicabilidade do tântalo como novo agente ligante do PCD. Os produtos aqui desenvolvidos foram processados por metalurgia do pó e sinterização via Altas PressõesAltas Temperaturas (HPHT). O efeito de diferentes concentrações de tântalo (2.5, 5.0, 7.5, e 10.0% em peso) foi investigado usando Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Confocal, Densimetria, Análise de Tamanho de Partícula e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Propriedades mecânicas e análise de falha foram empregadas para avaliar os produtos. O sistema PCD-Ta também foi testado tribologicamente contra materiais ferrosos e cerâmicos, a fim de simular condições de aplicabilidade na usinagem industrial. Os resultados sugerem que o aumento da quantidade de Ta nas misturas com PCD promoveu redução de contaminações de moagem, e melhorou as propriedades mecânicas dos corpos sinterizados, modificando a predominância dos mecanismos de fratura. Não houve ocorrência de reações químicas entre os dois compostos na moagem, mas a formação de TaC, resultante da reação entre o carbono livre e o Ta metálico, foi identificada em todas as composições sinterizadas. A razão PCD/Ta influenciou diretamente o comportamento tribológico do presente sistema contra materiais cerâmicos e ferrosos, e desgastes mais severos foram provocados por amostras com menor teor de ligante. Por fim, os resultados microestruturais, mecânicos e tribológicos demonstraram que os compósitos desenvolvidos apresentaram uma performance satisfatória, indicando que o tântalo pode ser uma alternativa viável para atuar como ligante do PCD.
Development of a novel triple-layer polycrystalline diamond compact
(Elsevier, 2021-01) Mashhadikarimi, Meysam; Medeiros, Regina Bertília Dantas de; Barreto, Lucas Pires de Paiva; Gurgel, Diego Pires; Gomes, Uílame Umbelino; Filgueira, Marcello
The objective of this research was to obtain a triple layer Polycrystalline Diamond Compact (PDC) via the High-pressure High-temperature (HPHT) sintering method. A thin layer of WC with 20 wt.% Nb/Ni was used as an interface between the top layer of Polycrystalline Diamond (PCD) with pure Nb binder and WC 10 wt.% Co substrate. Sintering was performed at 1750 °C under 7.7 GPa of pressure. Microhardness variation was measured and microstructural/structural studies were done via SEM/EDS and XRD. The overall results showed that this new kind of PDC can be produced successfully using pure niobium as a binder for the PDC layer and no sign of graphitization was detected. It was also found that using an interface having the resemblance to both substrate and sintered diamond body caused good adhesion between layers that can potentially enhance performance and durability of PDC
Efeito da moagem de alta energia na densificação e microestrutura do compósito Cu-C sinterizado em estado sólido
(2018-01-25) Lourenço, Cleber da Silva; Costa, Francine Alves da; Gomes, Uilame Umbelino; ; ; ; Silva, Ariadne de Souza; ; Filgueira, Marcello; ; Mashhadikarimi, Meysam;
O compósito de cobre-grafite (Cu-C) é um material amplamente utilizado como contatos elétricos deslizantes onde a fase cobre fornece a propriedade de condutividade elétrica e a fase grafita, a propriedade de lubrificação. Ele é um sistema imiscível e seus constituintes são mutuamente insolúveis, o que dificulta sua obtenção. A moagem de alta energia (MAE) é hábil para produzir pós compósitos nanoestruturados, amorfos e solubilidade sólida ou aumento de solubilidade sólida, além de produzir alta homogeneidade das fases e refino das partículas das partículas. O tamanho das partículas, a dispersão das fases e a atmosfera de sinterização são fatores que afetam a densificação e microestrutura do compósito Cu-C. Por isso, esse trabalho investigou a influência do tempo de moagem na diminuição do tamanho e dispersão das fases do compósito Cu-10%pC. O efeito da temperatura e da atmosfera de sinterização na densidade e microestrutura dos corpos sinterizados também foram investigados. Pós compósitos foram preparados por MAE e mistura mecânica. No primeiro caso, os pós foram preparados com álcool etílico em um moinho planetário Pulverissete 7 com recipiente e bolas de metal duro a 400 rpm por 50 horas. A razão em massa de pó para bola usada foi de 1:4. No outro caso, os pós foram colocados em um recipiente de plástico e misturados manualmente por 5 minutos. Em seguida, os pós foram compactados em matriz uniaxial a 200 MPa e sinterizados em forno resistivo tubular convencional e com registro dilatométrico a 800, 1000 e 1050 °C por 1 h de isoterma e sob atmosferas de argônio, H2 e mistura de argônio e H2. Pós também foram sinterizados por pulso de plasma (SPS) a 900°C. Os pós elementares preparados por moagem e mistura mecânica, bem como os compactos sinterizados foram caracterizados por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva, difração de raios X e análise de tamanho de partícula. A densidade dos corpos verdes e sinterizados foram medidas pelo método geométrico (massa/volume). Medidas de microdureza Vickers também foram efetuadas nos corpos sinterizados. Os corpos sinterizados sob atmosfera de H2 apresentaram baixa densidade e resistência mecânica. Diferentemente, os corpos sinterizados no dilatômetro a 800°C e 1000°C por 1 hora sob atmosfera de argônio ficaram mais densos, mas sua densidade só alcançou 60,40% da densidade teórica. Uma densidade maior que 82% da densidade teórica foi alcançada pelos corpos sinterizados por pulso de plasma e como esperado, as microestruturas dos corpos sinterizados com pós misturadas mecanicamente são completamente diferentes das microestruturas dos pós moídos e exibem alta heterogeneidade.
Efeito da técnica de preparação de pó e da adição de Nb na densificação e microestrutura dos compósitos WC-Cu-Nb sinterizados com fase líquida
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-20) Coelho, Renan Sávio de Almeida; Costa, Franciné Alves da; http://lattes.cnpq.br/8698567925323942; http://lattes.cnpq.br/4429205296751509; Silva, Angelus Giuseppe Pereira da; Dias, Avelino Manuel da Silva; https://orcid.org/0000-0001-8974-5137; http://lattes.cnpq.br/1142442322601442; Mashhadikarimi, Meysam; Araújo Filho, Oscar Olimpio de; Gomes, Uilame Umbelino
Os compósitos WC-Cu são utilizados como contatos elétricos em chaves de circuitos de alta potência e eletrodos de soldagem por resistência elétrica. Isto se deve à alta condutividade térmica e elétrica e à excelente trabalhabilidade do cobre associado à alta resistência ao desgaste e à erosão por arco elétrico do carbeto de tungstênio. Todavia, a baixa molhabilidade do cobre líquido sobre as partículas de carbeto de tungstênio e a mútua insolubilidade dos constituintes dificultam a densificação desse compósito. Este trabalho investiga o efeito da adição de 5 e 10% em massa de Nb ao compósito WC- 20%Cu e a influência da técnica de preparação de pós na microestrutura, densificação e propriedades dos compósitos de WC-Cu-Nb sinterizados em fase líquida. O tamanho de cristalito dos pós compósitos WC-20%Cu-5%Nb moídos por 5 h em moinho attritor alcançou 11,0, 11,2 e 26,9 nm para as respectivas fases WC, Cu e Nb. Diferentemente, o tamanho de cristalito dos mesmos pós compósitos moídos por 10 h em moinho planetário atingiu apenas 15,0 e 16,3 nm para as respectivas fases WC e Cu, porém a fase Nb amorfiza ou entra em solução sólida no Cu. Embora o moinho attritor produza maior diminuição dos cristalitos e uma maior dispersão da fase dura de WC nas fases moles de Cu e Nb, a contaminação por Fe, advindo dos meios e recipiente de moagem de aço cromo, promove menor densificação dos compactos de pós compósitos WC-20%Cu-5%Nb, pois compactos destes pós compósitos moídos por 5 h em moinho attritor alcançaram uma densidade de apenas 71,39± 3,38% da densidade teórica, enquanto os compactos dos mesmos pós compósitos moídos por 10 h em moinho planetário, também com meios de moagem de aço cromo, atingiram uma densidade de 81,43 ± 2,7% da densidade teórica. Diferentemente, quando a moagem foi realizada em moinho planetário com meios de moagem de metal duro, nenhuma contaminação foi detectada e a densidade alcançou 93,25 ± 3,16%. A adição de Nb contribui para densificação dos compósitos WC-Cu, pois os compactos de pós compósitos WC-20%Cu com zero, 5 e 10% em massa de Nb preparados em moinho planetário alcançaram densidade, respectivamente, de 77,62 ± 1,65%, 81,43 ±2,70%, 84,34 ± 1,37% da densidade teórica quando sinterizados a 1.150 ºC por 1 hora. Além disso, a microestrutura dos compactos sinterizados de pós WC-20%Cu com maior quantidade de Nb exibem menor tamanho de grão, confirmando sua eficiência na inibição do crescimento dos grãos dos compósitos sinterizados. A dureza Brinell aumenta com o tempo de moagem alcançando valores de 101 HB e reduz com a diminuição em massa de WC. A condutividade elétrica aumenta com a adição em massa de Nb, atingindo 2,27% IACS quando a quantidade de 10% em massa de Nb é adicionada ao compósito WC-20%Cu.
Efeito de concentração de SIC no comportamento de sinterização e propriedade mecânica de compósito AL/SIC
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-27) Silva, Edna Gomes da; Mashhadikarimi, Meysam; Peres, Maurício Mhirdaui; Gurgel, Diego Pires
Os Compósitos de matriz metálica reforçados com SiC são muito utilizados devido excelentes combinações de propriedades, tais como alta dureza e alta condutividade térmica, resistencia ao desgaste e à corrosão. O compósito de matriz de alumínio, principalmente reforçado com carbeto de silício, é utilizado em diversos setores indústriais, principalmente no automobilístico e na aviação, substituindo as ligas ferrosas. Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito de concentração de SiC no comportamento de sinterização e propriedade mecânica de compósito Al/SiC. Os pós utilizadas foram moídos e misturados com teores de 5%, 10% e 15% em peso de Carbeto de Silício em um moinho do tipo planetário, com uma rotação de 300rpm durante 1h . Os pós foram então compactados sob uma pressão de 200Mpa e 400Mpa e sinterizados a 570ºc por 1h. Em seguida as amostras foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Fluorescência de Raios-X e dureza. Como resultado observou-se a incorporação das partículas duras, que ficaram bem dispersas no Al com distribuição uniforme. O efeito do silício diminuiu o tamanho das partículas do Al. A densidade do material em 5% e 10% aumentou com a pressão de compactação, porém em 15% de SiC a densidade diminuiu, pois maior porcentagem de SiC indicou uma baixa densificação do material analisado. A dureza do compósito analisado aumentou com adição de SiC, onde maior a adição de partículas duras, maior a dureza e maior a porosidade do compósito analisado.
Efeito do tecimento triangular e trapezoidal sobre revestimentos aplicado com arames tubulares quanto à resistência ao desgaste abrasivo
(2018-12-17) Mendes, Rafael Bezerra Azevedo; Nascimento, Rubens Maribondo do; ; ; Mashhadikarimi, Meysam; ; Castro, Nicolau Apoena; ; Silva, Celina Leal Mendes da;
Para a indústria do setor sucroalcooleiro, uma de suas principais preocupações está diretamente relacionada ao desgaste prematuro dos seus equipamentos. Um meio de aumentar a vida em serviço dos componentes da moenda (camisa, martelos, desfibradores, outros) é pela aplicação de depósitos soldados especialmente resistentes à abrasão, também conhecidas como revestimento duro. No trabalho, as amostras foram confeccionadas por soldagem a arco elétrico, com uma e duas camadas contendo três cordões e sobreposição de 50% entre cordões. Os metais de adição utilizados foram dois arames tubulares autoprotegidos, com 1,6 mm de diâmetro, o primeiro arame tubular de liga FeCrC+Nb e o segundo FeCrC+Ti, utilizou o aço SAE 1020 como material de base. Na avaliação do efeito do tecimento sobre a resistência do depósito, foram executadas oscilações triangular, trapezoidal e a soldagem sem oscilações (linear). Para a quantificação e análise da morfologia, dureza e resistência a abrasão dos revestimentos, foi utilizado um tribômetro, segundo a Norma ASTM G65, durômetro com escala Rockwell e software para análise por imagem. Os resultados demonstraram variações na formação de trincas, onde as técnicas de tecimento sobressaíram ao corpo de prova sem a aplicação do tecimento, a dureza variou com o tipo do material e tecimento, na qual a liga formada pelo arame tubular FeCrC+Ti obteve um valor da dureza superior ao FeCrC+Nb, porém nos testes de abrasão a liga que mais resistiu foi a com adição de nióbio. Outro importante resultado foi evidenciado com análises microestruturais, nos quais identificou-se que a oscilação da tocha trapezoidal e triangular reduziu o tamanho dos carbetos formados.
Endurecimento do pó de cobre com carbeto de tungstênio via moagem de alta energia
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-07) Silva, Thalita Queiroz e; Mashhadikarimi, Meysam; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/5763433926920164; Paskocimas, Carlos Alberto; Lourenço, Cleber da Silva
A utilização de materiais compósitos vem crescendo em larga escala nos últimos anos devido a obtenção de um produto com propriedades importantes e com diferentes campos de aplicação. Os compósitos produzidos com uma matriz de cobre e reforçado com um material cerâmico e refratário têm grande importância em função das suas várias aplicações em condutores elétricos e dissipadores de calor. Neste sentido, o trabalho teve como intuito investigar o endurecimento do pó de cobre (Cu) com a adição de carbeto de tungstênio (WC) por meio da moagem de alta energia (MAE) a fim de avaliar a influência do percentual de WC e do tempo de moagem nas propriedades do pó de cobre. A MAE dos pós foi realizada em meio líquido a 400 rpm durante 1, 2, 5, 10 e 20 horas, utilizando uma razão em massa de pó para bolas de 1:4. Em seguida, os pós obtidos foram caracterizados com Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX) e microdureza Vickers. Os resultados obtidos demonstraram que o método de moagem de alta energia empregado neste trabalho mostrou-se eficiente para obtenção dos compósitos de Cu-WC, uma vez que, as colisões cíclicas da MAE exercem modificações superficiais nos pós através dos processos de deformação plástica, soldagem a frio e fratura, gerando defeitos e, consequentemente, ocorre a formação de partículas compósitas. Além disso, verificou-se que o tempo de moagem foi um fator importante para obter uma maior dispersão e homogeneização das partículas dos pós. A técnica de DRX permitiu constatar que os pós compósitos não apresentaram picos referentes às fases secundárias. Por fim, nota-se que o valor de microdureza Vickers está diretamente relacionado com a quantidade de WC e com o tempo de moagem, já que, os compósitos de Cu-20%WC moídos com diferentes tempos apresentam os maiores resultados para microdureza quando comparados com as demais composições. Logo, o pó compósito com 20%WC moído por 20 horas apresentou uma dureza de 250,50 HV, superando os valores dos demais pós.
Estudo da adição de nióbio em diamante policristalino (PCD) obtido via alta pressão e alta temperatura (HPHT)
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-08-27) Gurgel, Diêgo Pires; Gomes, Uilame Umbelino; Mashhadikarimi, Meysam; 70627110479; http://lattes.cnpq.br/9422624675887080; http://lattes.cnpq.br/9858094266525225; http://lattes.cnpq.br/0273792643236642; Santos, Alessandra Agna Araújo dos; http://lattes.cnpq.br/8930639182241765; Filgueira, Marcello; http://lattes.cnpq.br/0725750287341168; Nascimento, Rubens Maribondo do; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793
O principal objetivo dos estudos desenvolvidos neste trabalho foi verificar a influência da variação da concentração de nióbio como ligante sobre propriedades mecânicas e de resistência ao desgaste do sistema de diamante policristalino-nióbio preparado via HPHT. Esse composto possui grande aplicabilidade em diversas áreas de engenharia, como a aeronáutica, civil, metalúrgica, sendo amplamente usado como ferramenta de corte e de perfuração. As concentrações estudadas de nióbio foram de 2,5%, 5,0% e 10% em peso. Foi usada moagem de alta energia em moinho tipo Spex para a redução do tamanho inicial de partícula do PCD e para a sua mistura com o nióbio e foram verificados efeitos de redução do tamanho médio de partícula para valores de 35,01 µm, 32,91 µm e 31,91 µm (para, respectivamente, as concentrações de 2,5%, 5,0% e 10% de nióbio como ligante). As condições de HPHT usadas para as consolidações das amostras cilíndricas de 5 mm de diâmetro por 5 mm de altura, foram a temperatura de 1750 °C, a pressão de 7,7 GPa e três ciclos de 3 minutos. Os valores de densidade relativa obtidos foram de mais de noventa por cento e as amostras apresentaram boa integridade, não apresentando efeitos de grafitização. Para o PCD com concentrações de 2,5%, 5,0% e 10% em peso de nióbio como ligante foram verificados valores de densidades de 3,37 g/cm³, 3,61 g/cm³ e 3,64 g/cm³ e módulos de elasticidade de 946 GPa, 998,4 GPa e 1196 GPa. Foi observada boa dispersão da fase metálica tanto nas superfícies como nos interiores dos corpos de prova, sendo constatado, também, que o aumento da quantidade de ligante permitiu que houvesse uma maior tendência à ocorrência de ruptura intergranular do que à clivagem. Os ensaios tribológicos em aparelho de pin-on-disc com carga de 150 N e rotação de 500 rpm permitiram observar que, quando interagindo com o aço (sendo observada a abrasão como mecanismo predominante de desgaste), a tendência ao desgaste é maior que no caso de sua interação com alumínio (onde é vista a grande ocorrência de adesão). A concentração de 10% em peso de nióbio como ligante garantiu menor resistência ao desgaste do composto que a de 2,5%, além de valores mais altos de temperaturas nas regiões próximas ao contato do par tribológico.

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