Estudo das variáveis de sinterização a plasma em aço inoxidável austenítico
Through the plasma assisted sintering process, also known as glow discharge sintering, the compacted powder is subjected under a luminescent discharge cloud of ionized gas. The ionized gas interacts with the surface of the sample and allows its heating, densifying the particulates. Plasma sinterin...
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| Autor principal: | |
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| Outros Autores: | |
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Brasil
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27649 |
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Sinterização por plasma AISI 316L Densificação Cátodo oco CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA |
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Sinterização por plasma AISI 316L Densificação Cátodo oco CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Pereira, Raysa Cristiano Paulino Estudo das variáveis de sinterização a plasma em aço inoxidável austenítico |
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Through the plasma assisted sintering process, also known as glow discharge sintering, the compacted
powder is subjected under a luminescent discharge cloud of ionized gas. The ionized gas interacts with
the surface of the sample and allows its heating, densifying the particulates. Plasma sintering methods
can produce materials with high degrees of performance. The sintering process can be done under
highly reductive atmospheres, fine temperature control and reduced processing time compared to
conventional sintering methods. This work proposes to analyze the effects of plasma sintering on
austenitic stainless steel AISI 316L. It is intended to evaluate the effects of different treatment
parameters on sintering in order to determine which ones are best suited to the production of sintered
samples with good densification. The treatment parameters used in the first stage of the research were
700MPa compaction pressure, argon atmosphere, with 30 minutes holding time of sintering at an
apparent temperature of 730°C. In this stage, sintering was performed using planar hollow cathode and
cylindrical hollow cathode. The samples were evaluated for relative porosity, pore geometry and
cathode heating rate. It was observed that sintered samples using a hollow cylindrical cathode showed
reduced porosity with high degree of circularity. Then, using cylindrical hollow cathode, under the
same sintering parameters, the effects of the variation of the compaction pressure on the samples were
evaluated. Pressures of 555MPa, 655MPa, 700MPa, 750MPa and 800MPa were used. In sintered
samples, pore geometry and distribution, grain size, crystal structure, apparent hardness and
microhardness of the samples were studied. The samples compressed at 750MPa and 800MPa and
sintered presented the best results. Samples compacted at 800MPa were subjected to sintering under
heating rates of 9,17°C/min (+0,01A/min), 18,8°C/min (+0,02A/min) and 36,8°C/min (+0,05A/min).
The pore morphology and its distribution were evaluated, the densities of the samples were measured.
The sintered samples produced with heating rate of 18,8°C/min (+0,02A/min) showed better results.
Finally, in order to evaluate the influence of isotherm time, processes with 5 minutes, 15 minutes and
30 minutes of holding time were performed. The samples were compacted at 800MPa, with heating
rate of 18,8°C/min (+0,02A/min), applying argon atmosphere and isotherm temperature of 730°C. The
microhardness, the geometry and pore distribution and the densification of the sintered samples were
evaluated. The sintered samples processed with 30 minutes of holding time presented better
densification. The plasma sintered samples processed with 15 min of holding time also showed good
densification, allowing a reduction in treatment time. The parameters for plasma sintering were
evaluated and defined throughout the research steps, resulting in adequate densifications for AISI
316L steel. Finally, sintered samples using a hollow cylindrical cathode, compressed at 800MPa, with
heating rate of 18.8°C/min (+0.02A/min) and sintering times of 30 minutes showed a densification of
28%, a sintered final density of 84.77% and an apparent porosity percentage of 1.374%. |
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Costa, Thercio Henrique de Carvalho |
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Costa, Thercio Henrique de Carvalho Pereira, Raysa Cristiano Paulino |
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ri-123456789-276492019-09-08T05:15:32Z Estudo das variáveis de sinterização a plasma em aço inoxidável austenítico Study of austenitic stainless steel plasma sintering variables Pereira, Raysa Cristiano Paulino Costa, Thercio Henrique de Carvalho Feitor, Michelle Cequeira Santos, Edson José da Costa Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de Sinterização por plasma AISI 316L Densificação Cátodo oco CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Through the plasma assisted sintering process, also known as glow discharge sintering, the compacted powder is subjected under a luminescent discharge cloud of ionized gas. The ionized gas interacts with the surface of the sample and allows its heating, densifying the particulates. Plasma sintering methods can produce materials with high degrees of performance. The sintering process can be done under highly reductive atmospheres, fine temperature control and reduced processing time compared to conventional sintering methods. This work proposes to analyze the effects of plasma sintering on austenitic stainless steel AISI 316L. It is intended to evaluate the effects of different treatment parameters on sintering in order to determine which ones are best suited to the production of sintered samples with good densification. The treatment parameters used in the first stage of the research were 700MPa compaction pressure, argon atmosphere, with 30 minutes holding time of sintering at an apparent temperature of 730°C. In this stage, sintering was performed using planar hollow cathode and cylindrical hollow cathode. The samples were evaluated for relative porosity, pore geometry and cathode heating rate. It was observed that sintered samples using a hollow cylindrical cathode showed reduced porosity with high degree of circularity. Then, using cylindrical hollow cathode, under the same sintering parameters, the effects of the variation of the compaction pressure on the samples were evaluated. Pressures of 555MPa, 655MPa, 700MPa, 750MPa and 800MPa were used. In sintered samples, pore geometry and distribution, grain size, crystal structure, apparent hardness and microhardness of the samples were studied. The samples compressed at 750MPa and 800MPa and sintered presented the best results. Samples compacted at 800MPa were subjected to sintering under heating rates of 9,17°C/min (+0,01A/min), 18,8°C/min (+0,02A/min) and 36,8°C/min (+0,05A/min). The pore morphology and its distribution were evaluated, the densities of the samples were measured. The sintered samples produced with heating rate of 18,8°C/min (+0,02A/min) showed better results. Finally, in order to evaluate the influence of isotherm time, processes with 5 minutes, 15 minutes and 30 minutes of holding time were performed. The samples were compacted at 800MPa, with heating rate of 18,8°C/min (+0,02A/min), applying argon atmosphere and isotherm temperature of 730°C. The microhardness, the geometry and pore distribution and the densification of the sintered samples were evaluated. The sintered samples processed with 30 minutes of holding time presented better densification. The plasma sintered samples processed with 15 min of holding time also showed good densification, allowing a reduction in treatment time. The parameters for plasma sintering were evaluated and defined throughout the research steps, resulting in adequate densifications for AISI 316L steel. Finally, sintered samples using a hollow cylindrical cathode, compressed at 800MPa, with heating rate of 18.8°C/min (+0.02A/min) and sintering times of 30 minutes showed a densification of 28%, a sintered final density of 84.77% and an apparent porosity percentage of 1.374%. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Sinterização assistida por plasma é o procedimento no qual o pó compactado é submetido a uma nuvem de descarga luminescente de gás ionizado que, ao interagir com a superfície da peça, permite o aquecimento e densificação dos particulados. Métodos de sinterização a plasma podem produzir materiais com elevados graus de desempenho, sob atmosferas altamente redutivas, fino controle de temperatura e reduzido tempo de processamento quando comparados a métodos convencionais de sinterização. Propõe-se analisar os efeitos da sinterização a plasma em aço inoxidável austenítico AISI 316L, avaliando-se os efeitos da mudança de parâmetros de tratamento, a fim de determinar aqueles que mais se adequem a produção de sinterizados com boa densificação. O estudo dos parâmetros de tratamento foi iniciado com a sinterização de amostras compactadas a 700MPa, sinterizadas sob atmosfera de argônio, com um tempo de isoterma de 30 minutos a uma temperatura aparente de 730°C. Nessa etapa, foram realizadas sinterizações com uso de cátodo oco planar e cátodo oco cilíndrico. As amostras foram avaliadas quanto o percentual relativo de porosidade, geometria dos poros e taxa de aquecimento proporcionados pelo cátodo. Observou-se que amostras sinterizadas com uso de cátodo oco cilíndrico apresentaram reduzida porosidade com elevado grau de circularidade. Em seguida, utilizando cátodo oco cilíndrico, sob mesmos parâmetros de sinterização, foram avaliados os efeitos da variação da pressão de compactação nas amostras, utilizando-se pressões de 555MPa, 655MPa, 700MPa, 750MPa e 800MPa. Nos sinterizados, foram estudados a geometria e distribuição dos poros, os tamanhos de grão, a estrutura cristalina, a dureza aparente e a microdureza das amostras. Amostras sinterizadas com pressões de compactação de 750MPa e 800MPa apresentaram os melhores resultados. Amostras compactadas a 800MPa foram submetidas à sinterizações com taxas de aquecimento de 9,17°C/min (+0,01A/min), 18,8°C/min (+0,02A/min) e 36,8°C/min (+0,05A/min). A morfologia dos poros e sua distribuição foram avaliados, as densificações das amostras foram aferidas. Amostras sinterizadas com taxa de aquecimento de 18,8°C/min (+0,02A/min) apresentaram melhores resultados. Por fim, a fim de avaliar a influência do tempo de isoterma nas sinterizações, utilizando amostras compactadas a 800MPa, com taxa de aquecimento de 18,8°C/min (+0,02A/min) e atmosfera de argônio, sinterizações com tempos de 5 minutos, 15 minutos e 30 minutos de isoterma a 730°C foram realizadas. Foram analisadas a microdureza, a geometria e distribuição dos poros e dos grãos e a densificação das amostras sinterizadas. Amostras sinterizadas com tempo de 30 minutos apresentaram melhor densificação. Amostras sinterizadas a plasma por 15 min também apresentaram uma boa densificação, permitindo uma redução no tempo de tratamento. Os parâmetros para a realização da sinterização a plasma foram avaliados e definidos ao longo das etapas da pesquisa, resultando em adequadas densificações para o aço AISI 316L. Por fim, amostras sinterizadas sob uso de cátodo oco cilíndrico, compactadas a 800MPa, com taxa de aquecimento de 18,8°C/min (+0,02A/min) e tempos de sinterização de 30 minutos apresentaram densificação de 28%, com densidade final do sinterizado de 84,77% e percentual de porosidade aparente de 1,374%. 2019-09-05T21:12:58Z 2019-09-05T21:12:58Z 2019-07-30 masterThesis PEREIRA, Raysa Cristiano Paulino. Estudo das variáveis de sinterização a plasma em aço inoxidável austenítico. 2019. 66f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27649 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA |