Estudo do efeito da alumina no sistema WC-Al2O3 via metalurgia do pó

Tungsten Carbide (WC) is best known for its excellent physical and mechanical properties. However, it has limitations, mainly when the tougher and lighter material is requested. An alternative to minimize these problems is a composite of WC and alumina (Al2O3) to reducing density and promoting tough...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Silva, Mariana Chianca Lúcio da
Outros Autores: Gomes, Uilame Umbelino
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Carbeto de tungstênio
Alumina
Moagem de alta energia
Sinterização
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22555
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Estudo do efeito da alumina no sistema WC-Al2O3 via metalurgia do pó
description Tungsten Carbide (WC) is best known for its excellent physical and mechanical properties. However, it has limitations, mainly when the tougher and lighter material is requested. An alternative to minimize these problems is a composite of WC and alumina (Al2O3) to reducing density and promoting toughness at certain temperatures. Thus, in this work, the effects of the different amount of alumina and powder metallurgy processing parameters on microstructure of particulate and sintered composite (WC-Al2O3) were studied and the mechanical properties, particularly the microhardness, of the product were analyzed to find an alternative cutting tool material. In the study, the particulate materials production route was applied. The powders of the system have the following compositions: WC with 5, 10 and 15wt% of Al2O3 processed by high energy milling in a planetary milling for 1, 4 and 10 hours. Compacting of mixed powders was done using a uniaxial press in a cylindrical die of 5 mm diameter under a pressure of 400 MPa. Solid phase sintering was performed in a resistance furnace at 1450 and 1550 °C with 1 hour of holding time and heating rate of 10°C/min in argon atmosphere. The raw materials were characterized by particulometry, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The milled powders and sintered samples were subjected to the same tests and microhardness test was also done for sintered samples as well. The results showed that high energy milling met the targets for particle size and however, there was no dispersion of the constituent phases of the material. Due to the sintering or partial consolidation of the green compacts, the microhardness values were low, due to the heterogeneity of the microstructure that presented agglomerates of the phases (WC-WC and Al2O3 -Al2O3), and also a high percentage of pores. However, alumina influenced the sintering microstructure refinement.
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Thus, in this work, the effects of the different amount of alumina and powder metallurgy processing parameters on microstructure of particulate and sintered composite (WC-Al2O3) were studied and the mechanical properties, particularly the microhardness, of the product were analyzed to find an alternative cutting tool material. In the study, the particulate materials production route was applied. The powders of the system have the following compositions: WC with 5, 10 and 15wt% of Al2O3 processed by high energy milling in a planetary milling for 1, 4 and 10 hours. Compacting of mixed powders was done using a uniaxial press in a cylindrical die of 5 mm diameter under a pressure of 400 MPa. Solid phase sintering was performed in a resistance furnace at 1450 and 1550 °C with 1 hour of holding time and heating rate of 10°C/min in argon atmosphere. The raw materials were characterized by particulometry, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The milled powders and sintered samples were subjected to the same tests and microhardness test was also done for sintered samples as well. The results showed that high energy milling met the targets for particle size and however, there was no dispersion of the constituent phases of the material. Due to the sintering or partial consolidation of the green compacts, the microhardness values were low, due to the heterogeneity of the microstructure that presented agglomerates of the phases (WC-WC and Al2O3 -Al2O3), and also a high percentage of pores. However, alumina influenced the sintering microstructure refinement. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O carbeto de tungstênio (WC) é amplamente conhecido por suas excelentes propriedades físicas e mecânicas, porém, apresenta limitações de uso principalmente quando a propriedade de tenacidade é solicitada e há a necessidade de um material mais leve. Como alternativa para minimizar essa problemática, a proposta é a produção de um material que alie as propriedades do WC com a alumina (Al2O3), diminuindo assim a sua densidade e promovendo o aumento da tenacidade a determinada temperatura. Assim, neste trabalho, estudou-se os efeitos do percentual da alumina e dos parâmetros de processamento da metalurgia do pó na microestrutura do particulado e do sinterizado (WC-Al2O3). E, além disso, foram analisadas propriedades físicas e mecânicas, particularmente a densidade e a microdureza, do produto buscando um material de ferramenta de corte alternativo. No estudo, adotou-se, respectivamente, a rota de produção de materiais particulados. Os pós do sistema apresentaram as seguintes composições: WC com 5, 10 e 15%p. de Al2O3; que foram processados via moagem de alta energia (MAE), em moinho planetário durante, 1, 4 e 10 horas. A conformação dos pós moídos foi realizada por prensagem uniaxial de matriz cilíndrica de diâmetro de 5 mm, e com a pressão de compactação de 400 MPa. A sinterização foi realizada em forno resistivo via fase sólida, sob atmosfera controlada (argônio), nas temperaturas de 1450°C e 1550°C, durante 1 hora, e com uma taxa de aquecimento de 10°C/min. As matérias-primas foram caracterizadas através dos ensaios de particulometria, difração de raio-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As amostras moídas e sinterizadas foram submetidas aos mesmos ensaios de caracterização dos pós iniciais. E, os ensaios de microdureza foram realizados com as amostras sinterizadas. Os resultados mostraram que a moagem de alta energia influenciou significativamente na redução da distribuição de tamanho, entretanto, não houve dispersão das fases constituintes do material. E, devido a sinterização ou consolidação parcial dos compactados a verde, os valores de microdureza foram baixos, resultante da heterogeneidade da microestrutura que apresentou aglomerados das fases (WC-WC e Al2O3 -Al2O3), e, também, uma alta porcentagem de poros. Contudo, a alumina influenciou no refinamento da microestrutura dos sinterizados. 2017-04-04T23:23:59Z 2017-04-04T23:23:59Z 2017-02-16 masterThesis SILVA, Mariana Chianca Lúcio da. Estudo do efeito da alumina no sistema WC-Al2O3 via metalurgia do pó. 2017. 80f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22555 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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