Estudo da obtenção de um compósito W-20%Ag a partir da decomposição e redução de pós de paratungstato de amônio e nitrato de prata preparados por moagem de alta energia e sinterizados em forno resistivo
The union of a refractory metal such as tungsten (W) and an internal transition metal such as silver (Ag) allows the formation of a composite with excellent quality for applications in electrical contacts, heat sinks and microwave absorbers. The W-Ag composite combines the high melting point (3,410...
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| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/42925 |
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Moagem de alta energia High energy milling, sintering, W-20%Ag composite, powder metallurgy. Sinterização Compósito W-20%Ag Metalurgia do pó Moura, Thiago Alves de Estudo da obtenção de um compósito W-20%Ag a partir da decomposição e redução de pós de paratungstato de amônio e nitrato de prata preparados por moagem de alta energia e sinterizados em forno resistivo |
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The union of a refractory metal such as tungsten (W) and an internal transition metal such as silver (Ag) allows the formation of a composite with excellent quality for applications in electrical contacts, heat sinks and microwave absorbers. The W-Ag composite combines the high melting point (3,410 ° C) and the high wear resistance of the hard tungsten phase with the high thermal, electrical conductivity and good workability of the silver ductile phase. Obtaining this type of material through the powder metallurgy route, through the mixing of powders, compaction and sintering enables the production of more complex geometries and with any composition. However, the mutual insolubility of both components makes it impossible to obtain sintered composites with a density close to or equal to theoretical. This work investigates the influence of the sintering temperature in the compacts of composite powders W-20%Ag obtained from the reduction of powders of ammonium paratungstate and silver nitrate in the proportion of APT-21,71%AgNO3 prepared by high energy ball milling. The effect of the reduction and decomposition process to obtain W-20%Ag was investigated through the densification, microstructure and properties of sintered compacts. The precursors of ammonium paratungstate with 21,71% of silver nitrate, were ground in a high-energy Pulverisset 6 planetary mill with container and carbide balls. The mass ratio of powder to balls used was 1: 5 and the milling was carried out in an atmosphere of ethyl alcohol, at 400 rpm for 40 h. a W-20% Ag powder was also obtained by mechanical mixing to serve as a reference. Compacts of composite powders W-20% Ag obtained from APT-21,71%AgNO3 powders prepared by mechanical mixing and ground for 40 h were reduced to 800 ° C for 1 h in a tubular oven under a flow of H2 of 316 ml / min. Such compacts were pressed at 200 Mpa in a uniaxial cylindrical matrix and sintered at 900 ° C and 1000 ° C for 1 h under H2 atmosphere. The compacted sintered at 900 ° C reached a relative density reaching 61%, while those sintered at 1000 ° C reached 73% relative density. The sintering temperature is also effective for increasing hardness, however, values can change according to a phase identified in the microstructure, reaching a maximum of 974 HV on average for the 40h HEM process and sintering at 1000 ° C. |
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The W-Ag composite combines the high melting point (3,410 ° C) and the high wear resistance of the hard tungsten phase with the high thermal, electrical conductivity and good workability of the silver ductile phase. Obtaining this type of material through the powder metallurgy route, through the mixing of powders, compaction and sintering enables the production of more complex geometries and with any composition. However, the mutual insolubility of both components makes it impossible to obtain sintered composites with a density close to or equal to theoretical. This work investigates the influence of the sintering temperature in the compacts of composite powders W-20%Ag obtained from the reduction of powders of ammonium paratungstate and silver nitrate in the proportion of APT-21,71%AgNO3 prepared by high energy ball milling. The effect of the reduction and decomposition process to obtain W-20%Ag was investigated through the densification, microstructure and properties of sintered compacts. The precursors of ammonium paratungstate with 21,71% of silver nitrate, were ground in a high-energy Pulverisset 6 planetary mill with container and carbide balls. The mass ratio of powder to balls used was 1: 5 and the milling was carried out in an atmosphere of ethyl alcohol, at 400 rpm for 40 h. a W-20% Ag powder was also obtained by mechanical mixing to serve as a reference. Compacts of composite powders W-20% Ag obtained from APT-21,71%AgNO3 powders prepared by mechanical mixing and ground for 40 h were reduced to 800 ° C for 1 h in a tubular oven under a flow of H2 of 316 ml / min. Such compacts were pressed at 200 Mpa in a uniaxial cylindrical matrix and sintered at 900 ° C and 1000 ° C for 1 h under H2 atmosphere. The compacted sintered at 900 ° C reached a relative density reaching 61%, while those sintered at 1000 ° C reached 73% relative density. The sintering temperature is also effective for increasing hardness, however, values can change according to a phase identified in the microstructure, reaching a maximum of 974 HV on average for the 40h HEM process and sintering at 1000 ° C. A união de um metal refratário como tungstênio (W) e um metal de transição interna como a prata (Ag) permite a formação de um compósito com excelente qualidade para aplicações em contatos elétricos, dissipadores de calor e absorvedor de micro-ondas. O compósito W-Ag alia o alto ponto de fusão (3.410 °C) e a alta resistência ao desgaste da fase dura do tungstênio à alta condutividade térmica, elétrica e a boa trabalhabilidade da fase dúctil da prata. A obtenção desse tipo de material pela rota da metalurgia do pó, através da mistura de pós, compactação e sinterização possibilita a produção de geometrias mais complexas e com qualquer composição. Todavia, a insolubilidade mútua de ambos os componentes inviabiliza a obtenção de compósitos sinterizados com densidade próxima ou igual a teórica. Este trabalho investiga a influência da temperatura de sinterização nos compactados de pós compósitos W-20%Ag obtidos a partir da redução de pós de paratungstato de amônio e nitrato de prata na proporção de APT-21,71%AgNO3 preparados por moagem de alta energia. O efeito do processo de redução e decomposição para obtenção do W-20%Ag foi investigado através da densificação, microestrutura e propriedades dos compactos sinterizados. Os precursores paratungstato de amônio com 21,71% de nitrato de prata, foram moídos em moinho planetário Pulverisset 6 de alta energia com recipiente e bolas de metal duro. A razão em massa de pó para bolas usada foi de 1:5 e a moagem foi efetuada em atmosfera de álcool etílico, a 400 rpm durante 40h. Para referência a mistura mecânica também foi empregada ao pó W-20%Ag. Compactos de pós compósitos W-20%Ag obtidos a partir de pós APT-21,71%AgNO3 preparados por mistura mecânica e moídos durante 40 h foram reduzidas a 800 °C por 1 h em forno tubular sob um fluxo de H2 de 316ml/min. Tais compactados foram prensados a 200 Mpa em matriz cilíndrica uniaxial e sinterizados à 900 °C e 1000 °C por 1 h sob atmosfera de H2. Os compactados sinterizados à 900 °C alcançaram uma densidade relativa chegando em 61%, enquanto os que foram sinterizados à 1000 °C atingiram 73% de densidade relativa. A temperatura de sinterização também se mostra efetiva para aumento de dureza, porém, valores podem mudar de acordo com a fase indentada na microestrutura, chegando a um máximo de 974 HV em média para o processo MAE de 40h e sinterização à 1000 °C. 2020-12-14T17:53:37Z 2021-10-05T15:57:32Z 2020-12-14T17:53:37Z 2021-10-05T15:57:32Z 2020-11-27 bachelorThesis 20170009777 MOURA, Thiago Alves de. Estudo da obtenção de um compósito W-20%Ag a partir da decomposição e redução de pós de paratungstato de amônio e nitrato de prata preparados por moagem de alta energia e sinterizados em forno resistivo. 2020. 76 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) -Departamento de Engenharia Mecânica, Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/42925 pt_BR application/pdf application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Mecânica |