Development of a novel polycrystalline diamond composite using tantalum as a binder - Medeiros, Regina Bertília Dantas de (2021)
O diamante policristalino (PCD) é um material amplamente aplicado nas indústrias de corte e perfuração devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Atualmente, diversos pesquisadores tem estudado a utilização de diferentes ligantes em sua fabricação, buscando melhorar suas propriedades e reduzir o uso de metais tradicionais que são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo estudar a aplicabilidade do tântalo como novo agente ligante do PCD. Os produtos aqui desenvolvidos foram processados por metalurgia do pó e sinterização via Altas PressõesAltas Temperaturas (HPHT). O efeito de diferentes concentrações de tântalo (2.5, 5.0, 7.5, e 10.0% em peso) foi investigado usando Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Confocal, Densimetria, Análise de Tamanho de Partícula e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Propriedades mecânicas e análise de falha foram empregadas para avaliar os produtos. O sistema PCD-Ta também foi testado tribologicamente contra materiais ferrosos e cerâmicos, a fim de simular condições de aplicabilidade na usinagem industrial. Os resultados sugerem que o aumento da quantidade de Ta nas misturas com PCD promoveu redução de contaminações de moagem, e melhorou as propriedades mecânicas dos corpos sinterizados, modificando a predominância dos mecanismos de fratura. Não houve ocorrência de reações químicas entre os dois compostos na moagem, mas a formação de TaC, resultante da reação entre o carbono livre e o Ta metálico, foi identificada em todas as composições sinterizadas. A razão PCD/Ta influenciou diretamente o comportamento tribológico do presente sistema contra materiais cerâmicos e ferrosos, e desgastes mais severos foram provocados por amostras com menor teor de ligante. Por fim, os resultados microestruturais, mecânicos e tribológicos demonstraram que os compósitos desenvolvidos apresentaram uma performance satisfatória, indicando que o tântalo pode ser uma alternativa viável para atuar como ligante do PCD.