Estudo do efeito da adição de pentóxido de nióbio na microestrutura e propriedades do aço Eurofer processado pela metalurgia do pó

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Menezes, Roberta Araújo Cavalcante de
• Orientador(a): Gomes, Uilame Umbelino
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Eurofer; Nb2O5; Metalurgia do pó; Moagem de alta energia; Sinterização
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56512

EUROFER é o aço referência para fabricação de componentes estruturais utilizados em reatores de fusão nuclear. Ele é um aço inoxidável ferrítico-martensítico de atividade reduzida (reduced activity ferritic-martensitic - RAFM), que apresenta boa resistência mecânica, à corrosão, à fluência e à danos radioativos (atividade reduzida), além de baixa temperatura de transição dúctil-frágil. Porém, por ser um aço inoxidável não pode trabalhar em temperatura superior a 500 °C, pois ocorre mudanças microestruturais que fragilizam o material. Estudos foram desenvolvidos para mitigar este problema, e a solução foi o endurecimento do aço por dispersão de óxido (oxide dispersion strengthened – ODS) de ítrio processado pela metalurgia do pó (MP). O objetivo deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento de novas ligas à base de EUROFER com a adição do pentóxido de nióbio (Nb2O5) processadas por MP utilizando a moagem de alta energia (MAE) e sinterização via Spark plasma sintering (SPS). Os cavacos de EUROFER puro foram moídos em moinho de bolas de alta energia por diferentes tempos (5h, 10h e 15h), e com adição de Nb2O5 (0%p., 3%p., 5%p. e 7%p) nos mesmos intervalos de tempo. Os pós foram sinterizados via SPS e forno convencional (FC). Foram analisados o efeito da variação do tempo de moagem e da concentração de Nb2O5, além dos métodos de sinterização, nas propriedades físicas, mecânicas e magnética dos materiais sinterizados. Os resultados mostraram que o aumento do tempo de moagem reduziu a distribuição do tamanho médio das partículas em 57% e melhorou a sinterabilidade dos pós moídos. As análises de DRX e magnéticas dos pós com adição de Nb2O5 sugerem uma nova composição da solução sólida do aço. Já as análises de DRX dos sinterizados via SPS mostram a formação das fases martensita e austenita retida. A microdureza das ligas obtidas a partir dos cavacos de EUROFER puro sinterizados por SPS (≈ 560 HV), foram superiores aos sinterizados por FC (≈ 65 HV) e da barra como recebida (410 HV). A adição do Nb2O5 no aço, manteve a microdureza dos sinterizado via SPS na ordem de grandeza da barra, porém os sinterizados via FC apresentaram valores inferiores (≈ 78 HV). Além disso, as densidades das amostras sinterizadas via SPS foram maiores do que as sinterizadas via FC. Diante dos resultados apresentados, a produção dessas novas ligas mostra-se promissora para o desenvolvimento novos materiais com menor densidade e maior dureza comparado a liga inicial de EUROFER.