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Title: O uso da metalografia quantitativa para análise das correlações existentes entre as propriedades físicas e mecânicas da matriz metálica 25%Fe-50%Cu-25%NbH obtida por prensagem a quente.
Authors: Martins, Marina Furbino
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Oliveira, Hellen Cristine Prata de
Keywords: Metalurgia do pó
Compostos de nióbio - hidreto de nióbio
Metais - propriedades mecânicas
Metalografia
Ligas - metalurgia - Fe-Cu-NbH
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Assis, Paulo Santos
Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo
Batista, Adriano Corrêa
Murta, Jorge Luiz Brescia
Oliveira, Hellen Cristine Prata de
Citation: MARTINS, Marina Furbino. O uso da metalografia quantitativa para análise das correlações existentes entre as propriedades físicas e mecânicas da matriz metálica 25%Fe-50%Cu-25%NbH obtida por prensagem a quente. 2020. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Abstract: Por aliar menor consumo de energia com maior aproveitamento de matéria prima, a metalurgia do pó apresenta grande potencial como processo de fabricação. Para melhor compreensão do comportamento do sinterizado, é fundamental estabelecer correlações entre microestrutura e propriedades. Neste trabalho, avaliou-se a matriz metálica 25%Fe-50%Cu-25%NbH obtida por prensagem a quente sob diferentes temperaturas de sinterização, seguido pela metalografia quantitativa e a busca pelas correlações com suas propriedades físicas e mecânicas. As matrizes foram sinterizadas por 3 min, à pressão de 35 MPa nas temperaturas de 750 °C, 800 °C, 850 °C, 900 °C e 950 °C. As amostras foram submetidas aos ensaios de dureza Vickers e de flexão, à microscopia eletrônica de varredura e à difração de raios X. Foram quantificadas também porosidade, área média de partícula e densidade aparente. A prensagem a quente favoreceu a sinterização por fase sólida para Fe e Nb e por fase líquida para o Cu. Foi possível observar que as propriedades do material estão intimamente relacionadas às temperaturas do processo, suficientes para provocar a desidrogenação do hidreto e proporcionar a formação de novas fases como FeNb, Fe2Nb e Fe7Nb6. O aumento da temperatura de sinterização favoreceu mecanismos de difusão e endurecimento do material, revelando maior dureza (113,32 kgf/mm2 ), módulo de elasticidade (138,12 GPa) e tensão máxima (377,76 MPa) à 950 °C. Para esta temperatura foi identificado a menor área média de partícula de Nb (57,47 µm2 ). Por outro lado, a maior efetividade de sinterização foi observada para as amostras obtidas a 900 °C, quando foram calculados os melhores valores de densidade aparente (7,80 g/cm3 ) e porosidade (0,253%). A diminuição da quantidade de poros na estrutura do material tende a melhorar suas propriedades mecânicas e, por isso, à 900 °C o material apresentou elevados valores de dureza (94,67 kgf/mm2 ), módulo de elasticidade (113,54 GPa) e tensão máxima (364,21 MPa). Para esta temperatura foi identificado a menor área média de partícula de Fe (348,32 µm2 ).
metadata.dc.description.abstracten: For combining lower energy consumption with greater use of raw material, powder metallurgy has great potential as a manufacturing process. It is essential to establish correlations between microstructure and properties to better understand the behavior of the sample. In this work, the metallic matrix 25%Fe-50%Cu-25%HNb obtained by hot pressing under different sintering temperatures was evaluated, followed by quantitative metallography and the search for correlations with its physical and mechanical properties. The matrices were sintered during 3 minutes, at a pressure of 35 MPa at temperatures of 750 °C, 800 °C, 850 °C, 900 °C and 950 °C. The samples were submitted to Vickers hardness and flexion tests, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Porosity, average particle area and density were also quantified. Hot pressing supported solid-phase sintering for Fe and Nb, and liquid phase sintering for Cu. It was observed that the material properties are closely related to the process temperatures, enough to cause the dehydrogenation and provide the formation of new phases such as FeNb, Fe2Nb and Fe7Nb6. The increase in the sintering temperature favored mechanisms of diffusion and hardening of the material, revealing greater hardness (113,32 kgf/mm2 ), elastic modulus (138,12 GPa) and maximum stress (377,76 MPa) at 950 °C. For this temperature, the smallest average particle area of Nb (57,471 µm2 ) was identified. On the other hand, the highest sintering effectiveness was observed for samples obtained at 900 °C, when the best apparent density (7,80 g/cm3 ) and porosity (0,253%) values were calculated. The decrease in the amount of pores in the material structure tends to improve its mechanical properties and, therefore, at 900 °C the material presented high values of hardness (94,67 kgf/mm2 ), modulus of elasticity (113,54 GPa) and maximum tension (364,21 MPa). For this temperature, the smallest average particle area of Fe (348,32 µm2 ) was identified.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/13467
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