Avaliação da absorção de elementos intersticiais no processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó - Matheus Sampaio Modesto de Paula (2011)
O titânio e suas ligas são utilizados em aplicações que exigem confiabilidade e bom desempenho. Suas principais aplicações ocorrem principalmente nas indústrias aeroespacial, química, naval e, mais recentemente, nas áreas de equipamentos esportivos e de implantes ortopédicos. A produção dessas ligas pela técnica de metalurgia do pó é uma alternativa vantajosa por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas a um custo relativamente baixo. Apesar disso, verifica-se que a introdução de elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio e carbono) durante o processamento, embora possa proporcionar um aumento da dureza e do limite de resistência mecânica do material, está frequentemente relacionada à redução da ductilidade e à fragilidade. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a absorção dos elementos intersticiais no processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó (M/P) e investigar sua influência nas propriedades das ligas, utilizando-se técnicas de caracterização das amostras e planejamento experimental, visando o aperfeiçoamento do processo. O estudo baseia-se na obtenção de amostras das ligas Ti-6Al-4V e Ti-13Nb-13Zr e análise da absorção dos elementos intersticiais oxigênio, nitrogênio e carbono em cada etapa de processamento, investigando sua influência no comportamento e propriedades finais das ligas. Dessa forma, é possível identificar as etapas mais expostas à absorção de intersticiais, estabelecendo condições para o aperfeiçoamento das técnicas empregadas e da qualidade das ligas produzidas. Amostras das ligas foram preparadas a partir de titânio hidrogenado (TiH2), prensadas isostaticamente a frio e sinterizadas entre 900 C e 1400 C, em alto vácuo. Após a sinterização, as amostras foram caracterizadas com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, medidas de microdureza Vickers, e determinação da massa específica. Após cada etapa de produção foram realizadas análises dos teores de elementos intersticiais pelas técnicas de absorção de infravermelho, diferença de termocondutividade, e combustão direta para a determinação dos teores de oxigênio, nitrogênio e carbono, respectivamente. Os estudos demonstram que as etapas de hidrogenação e moagem do TiH2 apresentam influência direta nos teores finais de oxigênio. São definidos os parâmetros de processo visando reduzir a absorção de intersticiais e evitar o crescimento de grão exagerado durante a sinterização. Com o desenvolvimento do estudo de planejamento fatorial é possível definir equações para a previsão dos teores de oxigênio em função dos fatores estudados.