Caracterização de compósitos homogêneos e heterogêneos (materiais com gradiente funcional) a base de Al2O3-NbC para aplicações como de ferramentas de corte

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Genova, Luís Mateus
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Al2O3; ceramics cutting tools; ferramentas de corte cerâmicas; functional gradient material (FGM); materiais com gradiente funcional (MGF); NbC; SPS
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-12122019-101003/

Ferramentas de corte cerâmicas possuem um desempenho superior em altas velocidades de corte comparada aos tradicionais cermetos de WC-Co. Isto ocorre pela sua dureza elevada, especialmente em altas temperaturas e grande estabilidade térmica. Porém, a baixa tenacidade à fratura e a fratura frágil das cerâmicas limitam seu uso. Geralmente as ferramentas cerâmicas são matrizes de Al2O3-NbC reforçadas com carbetos como TiC, WC, SiC ou ZrO2. Devido à abundância de minério de Nióbio no Brasil, trabalhos recentes estudaram a viabilidade do NbC como reforço, onde foi constatado que o mesmo também oferece boas propriedades, sendo uma boa alternativa, melhorando as propriedades da ferramenta. A resistência ao desgaste é um fator importante para avaliar o tempo de vida de uma ferramenta, e há poucos estudos sobre os mesmo deste novo compósito. O presente trabalho estudou o comportamento em desgaste e propriedades mecânicas, como dureza e tenacidade à indentação, para amostras de Al2O3 com teores de 5, 15, 25 e 30% em peso de NbC. As peças foram produzidas por Sinterização assistida por corrente elétrica (SPS). Foi constatado um aprimoramento da resistência ao desgaste com o aumento do teor de NbC, mesmo a dureza tendo atingido um valor constante. Isto mostra que a resistência ao desgaste pode ser um fator determinante para selecionar o teor adequado de NbC a fim de garantir melhor desempenho. Também foram estudadas as propriedades dos compósitos homogêneos e heterogêneos de Al2O3-NbC, assim como do cermeto comercial de WC-Co. Os resultados de aprimoramento da dureza e tenacidade à indentação do material com gradação funcional (MGF) de composição química em relação ao seu compósito homogêneo comprovam a eficácia das tensões residuais de compressão na superfície das peças, dificultando a propagação da trinca. Porém no modelo de ensaio pino-disco, as tensões residuais de compressão, mesmo que elevando a dureza e a tenacidade à indentação, prejudicaram a resistência do material com gradiente funcional (MGF) comparado ao seu compósito homogêneo e o cermeto de WC-Co comercial.