Estudo para a obtenção de compósito do sistema W-Cu-Ni aplicando a metalurgia do pó para uso como material de blindagem e atenuação da radiação gama (γ)

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Cione, Francisco Carlos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: atenuação; attenuation; blindagem; compósito; metalurgia do pó; powder metallurgy; radiação; radiation; shielding; tungsten composite
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-19042018-141823/

O compósito metálico do sistema tungstênio-cobre-níquel (W-Cu-Ni) produzido por metalurgia do pó (do inglês PM - powder metallurgy) apresentou características adequadas para ser um material alternativo de uso na atenuação da radiação gama (γ). O chumbo e o urânio empobrecido são os materiais geralmente usados para a atenuação da radiação. Embora estes materiais apresentem uma certa toxidade e agressividade ao meio ambiente. Já os compósitos W-Cu-Ni não apresentam nem toxidade, nem riscos ambientais. O tungstênio é o metal matriz do compósito que tem alta densidade atômica. Para a confecção das amostras deste material foi analisado e selecionado o tamanho das partículas dos pós-metálicos. Para homogeneizar a distribuição dos pós-metálicos e reduzir o tamanho médio de partículas foi utilizado: o moinho de esferas por 12, 24 e 36 h. Na análise granulométrica, após a moagem foi observado tamanho médio de 12 μm. Na compactação das amostras foram usadas prensas: uniaxial e isostática, para obtenção dos compactados verde que foram sinterizadas em diferentes parâmetros de temperatura e pressão. Após a sinterização das amostras foi obtido o valor médio de 303,3 HV, nos ensaios de microdureza para a composição W6Cu1Ni, inédita neste propósito. A caracterização das amostras usou microscopia eletrônica de varredura (MEV) com EDS, indicando a formação da liga CuNi, responsável por consolidar a característica mecânica de sólido ao compósito W-Cu- Ni. Para medir a absorção da radiação nas amostras foi empregado método de experimentações por geometria de feixe estreito. Deste modo foi selecionada a fonte de radiação gama do cobalto-60, para estudar os efeitos e ajustes nos valores da camada semirredutora e (HLV) nas dimensões de espessura de blindagem necessária. Para o HLV, a amostra do compósito inédito W6Cu1Ni o método indicou a necessidade de 9,27 mm de espessura no de densidade obtida de 13,38 g.cm-3, superior a densidade obtida do chumbo (11,25 g.cm-3). Como comparativo foram utilizados os dados do banco XCOM (NIST), onde pode ser observada convergência entre os valores simulados de 9,15 mm e os valores experimentais obtidos.