Processamento de compósitos Ni-NbC e Ni-WC pelas técnicas de moagem de alta energia e granulação em tambor

Nickel matrix composites reinforced by dispersed NbC or WC particles are promising materials due to high mechanical strength and wear resistance. The objective of this study was to evaluate the dilatometric behavior, microstructure and microhardness of Ni-NbC and Ni- WC composites. The composites...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Medeiros, Sloany Guedes
Outros Autores: Martinelli, Antonio Eduardo
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Níquel
Carbeto
Granulação
Moagem de alta energia
Densidade
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23537
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Medeiros, Sloany Guedes
Processamento de compósitos Ni-NbC e Ni-WC pelas técnicas de moagem de alta energia e granulação em tambor
description Nickel matrix composites reinforced by dispersed NbC or WC particles are promising materials due to high mechanical strength and wear resistance. The objective of this study was to evaluate the dilatometric behavior, microstructure and microhardness of Ni-NbC and Ni- WC composites. The composites were obtained by powder metallurgy using high energy milling to provide the dispersion of the hard NbC or WC particles in the nickel matrix. An attritor with speed 850 rpm was used to wet mill and mix the powder mixtures for 2 hours. The powders were prepared with 5%, 10% or 15% (wt.%) of NbC or WC, and subsequently drum granulated. Both granulated and non-granulated powders were uniaxially cold pressed under 600 MPa. The density of green and sintered samples was measured by the geometric method. Microhardness tests and microstructural analyses were performed on the sintered samples. For dilatometric tests, the following conditions were employed: (i) 25°C to 1200°C; (ii) 25°C to 1300°C, both parameters with isothermal step of 1 h and heating rate of 10 °C/min; (iii) 25 ° C to 1200 ° C with isothermal step of 2 h and the same heating rate. The results showed that the sintered nickel samples without addition of reinforcements depicted major densification and high retraction when drum granulated. The SEM images of milled mixtures of Ni-NbC confirmed a certain degree of homogenization and the mechanical incorporation of the ceramic particles in the matrix On the other hand, the results for Ni-WC did indicate non-homogeneity and little mechanical incorporation. The sintered samples of all compositions of Ni-NbC showed higher values of density under sintering conditions (iii), whereas Ni-WC depicted the lowest relative density values. With respect to the images obtained by SEM, the sintered composite with 5% of carbides presented better microstructural characteristics regarding porosity. The Ni-NbC10% and Ni-WC15% composites presented porous microstructure and clusters. The addition of NbC in nickel matrix showed higher microhardness results than the one with WC, although Ni-WC composites showed higher homogeneity.
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An attritor with speed 850 rpm was used to wet mill and mix the powder mixtures for 2 hours. The powders were prepared with 5%, 10% or 15% (wt.%) of NbC or WC, and subsequently drum granulated. Both granulated and non-granulated powders were uniaxially cold pressed under 600 MPa. The density of green and sintered samples was measured by the geometric method. Microhardness tests and microstructural analyses were performed on the sintered samples. For dilatometric tests, the following conditions were employed: (i) 25°C to 1200°C; (ii) 25°C to 1300°C, both parameters with isothermal step of 1 h and heating rate of 10 °C/min; (iii) 25 ° C to 1200 ° C with isothermal step of 2 h and the same heating rate. The results showed that the sintered nickel samples without addition of reinforcements depicted major densification and high retraction when drum granulated. The SEM images of milled mixtures of Ni-NbC confirmed a certain degree of homogenization and the mechanical incorporation of the ceramic particles in the matrix On the other hand, the results for Ni-WC did indicate non-homogeneity and little mechanical incorporation. The sintered samples of all compositions of Ni-NbC showed higher values of density under sintering conditions (iii), whereas Ni-WC depicted the lowest relative density values. With respect to the images obtained by SEM, the sintered composite with 5% of carbides presented better microstructural characteristics regarding porosity. The Ni-NbC10% and Ni-WC15% composites presented porous microstructure and clusters. The addition of NbC in nickel matrix showed higher microhardness results than the one with WC, although Ni-WC composites showed higher homogeneity. Compósitos de matriz metálica de níquel reforçados por dispersão de partículas de NbC e WC são materiais promissores por apresentarem elevados níveis de resistência mecânica e de resistência ao desgaste. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a microdureza, microestrutura e o comportamento dilatométrico dos compósitos Ni-NbC e dos Ni-WC. Os compósitos foram obtidos através da técnica de metalurgia do pó utilizando a moagem de alta energia para proporcionar a dispersão da fase dura de NbC e WC na matriz de níquel. O moinho utilizado foi do tipo attritor, com velocidade de 850 rpm durante 2 horas, via úmido. Os pós dos compósitos foram preparados nas composições de 5%, 10%, 15% em massa de NbC e mesmas composições para o reforçado com WC, estes foram granulados utilizando a técnica de granulação em tambor. Pós granulados e não-granulados foram compactados a frio utilizando pressão de 600 MPa em matriz uniaxial. A densidade dos compactados à verde e dos sinterizados foi calculada pelo método geométrico. Testes de microdureza e análise microestrutural foram realizados nas amostras sinterizadas. Durante os ensaios em dilatômetro foram utilizadas as seguintes condições: (i) 25°C a 1200°C; (ii) 25°C a 1300°C, ambos os parâmetros com patamar isotérmico de 1 h e taxa de aquecimento de 10°C/min; (iii) 25°C a 1200°C com patamar isotérmico de 2 h e a mesma taxa de aquecimento. Os resultados mostraram que as amostras sinterizadas de níquel sem adição de reforços apresentaram maior densificação e maiores valores de retração quando preparadas a partir da granulação em tambor. As imagens por MEV das misturas moídas de Ni-NbC comprovaram certa homogeneização dos pós, assim como a incorporação mecânica do reforço cerâmico na matriz de níquel, entretanto os resultados para Ni-WC não indicaram homogeneidade e pouca incorporação mecânica. As amostras sinterizadas de Ni-NbC para todas as composições apresentaram maiores valores de densidade na condição de sinterização (iii), enquanto que as de Ni-WC obtiveram os menores valores de densidade relativa. Com relação às imagens obtidas por MEV, os compósitos sinterizados com 5% de carbetos foram as que apresentam melhor aspecto microestrutural quanto à porosidade. Os compósitos Ni-NbC10% e Ni-WC15% apresentaram-se com microestrutura mais porosa e com o aparecimento de “clusters”. A inserção de NbC na matriz de níquel apresentou maiores resultados de microdureza do que com a inserção de WC, entretanto os compósitos Ni-WC apresentaram maior homogeneidade nos resultados com desvios padrões similares para todas as composições. 2017-07-05T15:57:09Z 2017-07-05T15:57:09Z 2016-08-25 masterThesis MEDEIROS, Sloany Guedes. Processamento de compósitos Ni-NbC e Ni-WC pelas técnicas de moagem de alta energia e granulação em tambor. 2016. 95f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23537 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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