Comportamento tribológico de materiais de carbono - Maria Aparecida Miranda de Souza (2015)
A tribologia une os campos de mecânica, física, química e materiais aos conhecimentos de lubrificação, atrito e desgaste para predizer o comportamento de sistemas físicos. A influência do comportamento tribológico entre os materiais abrange quatro partes estruturais, sendo elas, a interação entre o par tribológico (sistema tribológico) em estudo, as condições ambientais, a lubrificação e as condições de operação. Em 1969, os compósitos de carbono reforçados com fibra de carbono (CRFC) foram introduzidos na área de propulsão e rapidamente passaram a ser aplicados em sistemas de freios de aeronaves, em substituição a sistemas convencionais metálicos, graças as suas excelentes propriedades tribológicas, coeficiente de fricção (COF) estável e baixas taxas de desgaste (?), especialmente a altas temperaturas, acima de 400C, aliadas à baixa massa específica, ~1,80 g.cm-3. Cada empresa desenvolve seu próprio sistema de produção do compósito CRFC e as informações são exclusivas de cada fabricante e pouco divulgadas na literatura, contudo, sabe-se que tanto o desgaste quanto o coeficiente de fricção dos compósitos CRFC estão diretamente relacionados a seus precursores e às condições de processamento. Neste trabalho foram realizadas caracterizações tribológicas de três compósitos CRFC comerciais e de três grafites comerciais policristalinos, utilizando um tribômetro do tipo pino sobre disco. Microscopia óptica (MO) é utilizada para identificação da morfologia, classificação do carbono sintético utilizados nas matrizes e determinação do domínio óptico dos grafites. Difração de raios X e espectroscopia Raman são utilizadas para determinar o índice de grafitização. O comportamento da região de contato entre o pares de pino e disco (área de desgaste) foi realizado por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os pares montados com compósitos de matriz pirolítica de textura rugosa laminar, com médio grau de grafitização (~40%) apresentam faixa de COF médio entre 0,15 e 0,25, enquanto os pares montados com pares mistos (matriz pirolítica e matriz vítrea) ou com par de matrizes vítrea apresentam COF médio na faixa de 0,10 a 0,15. O desgaste mostrou-se inversamente proporcional ao COF, que pode chegar a uma taxa 16 vezes superior para o par tribológico de compósito vítreo quando comparado a um compósito pirolítico. Este comportamento está ligado ao desgaste abrasivo e à baixa plasticidade do compósito vítreo. Os valores do coeficiente de fricção dos grafites são diretamente proporcionais à dominância do plano basal, perpendicular ao movimento de contato na interface pino e disco, devido aos danos causados aos planos basais.