Para se obter a microdureza das ligas de Ni contendo diferentes proporções (3, 4 e 5% em massa) de partículas de SiC, com tamanho médio de partículas de
30 μm, e sinterizadas à 1200 ºC por 60 minutos, foram realizados ensaios de
microdureza vickers, em um equipamento Shimadzu cujo modelo HMV 2000, com objetivo de se avaliar o efeito gerado pela adição do SiC(m). Foram realizadas ainda, análises de microdureza nas ligas de Ni com 3% em massa de SiC, cujo tamanho médio de partículas foi variado em 15, 30 e 50 μm sinterizadas à 1200 ºC por 60 minutos e à 950 ºC por 240 minutos. E finalmente, realizadas análises de microdureza em ligas de Ni com 3% em massa de [(Si + C) ou (Si3N4 + C)] sinterizadas à 1200 ºC por 60 minutos, como forma de comparar o efeito gerado por diferentes portadores de liga. As análises foram realizadas na superfície transversal das amostras em que foram realizadas 10 identações percorrendo o diâmetro das mesmas, cuja carga utilizada foi de 0,5 Kg e o tempo de permanência da identação de 15 segundos.
Figura 53 Microdureza das ligas de Ni com adição de diferentes proporções (3, 4 e 5% em massa) de SiC médio (30 μm) sinterizadas à 1200 ºC por 60
minutos -1 0 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 D u re za (H V) SiC (m) Fonte: Autora.
Com o gráfico de microdureza apresentado na Figura 53 é possível notar por meio do desvio padrão que não houve variações significativas nas microdurezas das ligas com relação a variação da proporção em massa de SiC utilizado.
Figura 54 Microdureza das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC em diferentes granulometrias (15, 30 e 50 μm) sinterizadas à 1200 ºC para t =0 e
60 minutos 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 D u re za (H V) Granulometria (m) T = 1200oC @ 60 min T = 1200o C @ 0 min Fonte: Autora.
Com o gráfico de microdureza apresentado na Figura 54, é possível notar que para uma mesma granulometria quanto maior o tempo de sinterização menor é a microdureza da liga, sendo este comportamento observado para as três composições, isso é decorrente devido à dissociação do SiC. É possível observar também que com o aumento do tamanho médio das partículas houve um relativo aumento da microdureza da liga, isso é devido a presença de SiC não dissociado em que com o aumento do diâmetro médio das partículas de SiC maior é o livre caminho médio entre as partículas gerando, portanto, uma maior heterogeneidade microestrutural na liga e fazendo com que sua microdureza seja maior.
Figura 55 Microdureza das ligas de Ni com adição 3% em massa de SiC sinterizadas à 950 ºC para t = 240 minutos
10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 140 D u re za (H V) Granulometria (m) Fonte: Autora.
Para ligas de Ni com adição 3% em massa de SiC sinterizadas à 950 ºC para t = 240 minutos, são observados os mesmos efeitos gerados para as ligas apresentadas na Figura 55. Porém, como a temperatura de sinterização é menor e o tempo é bem maior, pode-se observar que as ligas obtiveram um acréscimo significativo de dureza. Isto é decorrente de uma menor dissociação do SiC para temperaturas de sinterização menores e, assim, propiciando uma maior heterogeneidade microestrutural da liga.
Figura 56 Microdureza das ligas de Ni com adição 3% em massa de [SiC(3f) ou (Si + C) ou (Si3N4 + C)] sinterizadas à 1200 ºC para t = 60 minutos
0 20 40 60 80 100 120 D u re za (H V) Composiçao 3 SiC f 2,1 Si + 0,9 C 3,5 Si3N4 + 0,9 C Fonte: Autora.
Comparando a microdureza das ligas de Ni com adição 3% em massa de [SiC(3f) ou (Si + C) ou (Si3N4 + C)] sinterizadas à 1200 ºC para t = 60 minutos, segundo a Figura 56, nota-se que a maior dureza observada é dada para a liga contendo Si com grafita, isto ocorre devido o Si ter se difundido para a rede cristalina do Ni mais facilmente que nos demais casos e, portanto, permitindo o endurecimento da liga com maior homogeneidade microestrutural com uma melhor continuidade da matriz. Enquanto que a liga contendo Si3N4 com grafita também apresentou maior microdureza quando comparada com a liga contendo SiC fino, porém esta liga apresentou um grande desvio padrão devido a menor homogeneidade da matriz.
6 CONCLUSÕES
A partir dos resultados apresentados foi possível identificar que as curvas de dilatometria mostraram que o SiC, com tamanho médio de partículas de 15 μm, favorece a sinterização do Ni de forma mais eficaz que os demais portadores de liga analisados. Com as análises química e morfológica para todas as ligas, foi possível
observar que houve dissociação do SiC, assim como do Si3N4, com a difusão do Si
na matriz de Ni, além de carbono aglomerado e disperso na matriz. Dentre as amostras contendo SiC, os ensaios de microdureza demonstraram que quanto maior o tamanho médio das partículas de SiC maior é a microdureza das ligas, assim como é maior a microdureza de todas as ligas obtidas sem patamar quando comparadas às com patamar de 60 minutos.
Dentre os três diferentes portadores de liga utilizados (SiC, Si3N4 com grafita e Si com grafita), o que apresentou melhores resultados quanto a densidade sinterizada e dureza foi o Si metálico com grafita, apesar de não ser tão efetivo com relação a sinterabilidade quando comparado a liga obtida com SiC.
As ligas de Ni contendo SiC fino como portador de liga, em comparação aos demais portadores de liga contendo as mesmas proporções de Si e C, demonstraram melhores resultados quanto a sinterabilidade, porém apresentaram menores valores de densidade a verde acarretando em prejuízo aos valores de densidade sinterizada, dos quais foram os menores observados dentre todas as ligas, e ainda, devido a uma menor homogeneidade microestrutural da liga, estas obtiveram os menores resultados de microdureza observados dentre os três diferentes portadores de liga.
Apesar dos resultados de dureza obtidos para ligas de Ni contendo Si3N4 com grafita serem maiores que os valores obtidos para ligas contendo SiC, tais resultados apresentaram grande desvio padrão, o que não ocorreu para ligas contendo Si metálico com grafita, já que o Si se difundiu para a rede cristalina do Ni mais facilmente do que nos demais casos e, portanto, permitiu o endurecimento da liga com maior homogeneidade microestrutural e com melhor continuidade da matriz. Portanto, a liga que apresentou melhores resultados foi de Ni contendo Si metálico com grafita como portadores de liga, já que esta apresentou a grafita dispersa na liga atingindo o modelo microestrutural proposto, do qual é necessário
para material com característica de lubrificante sólido, assim como obteve os melhores resultados quando a densidade e dureza da liga.
7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Realizar medidas de propriedades mecânicas e tribológicas nas ligas de Ni com Si metálico com grafita no intuito de pesquisar a capacidade de lubrificação sólida da liga.
Variar tamanho médio de partículas dos pós de Ni, de Si e de grafita utilizados para saber o efeito gerado com relação ao livre caminho médio entre as partículas e seu efeito nas propriedades da liga.
Adicionar outros carbonetos em maior quantidade como reforço, por exemplo o carboneto de tungstênio, ou ainda adicionar outros elementos de liga, como o Cobre, para a formação de solução sólida.
Pesquisar a obtenção de ligas de Ni com a adição de Si metálico com grafita com a sinterização assistida por plasma.
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