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Title: Siliciação de aço silício.
Authors: Toledo, Thalita França de
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Aço
Silício
Difusão
Issue Date: 2007
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: TOLEDO, T. F. de. Siliciação de aço silício. 2007. 148 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2007.
Abstract: Os aços silício são excelentes materiais magnéticos macios. Entretanto, quando o teor do silício é aumentado, acima de 3,5% em peso, o material é fragilizado, dificultando a produção de chapas finas pelo processo de laminação convencional. O presente trabalho envolve a deposição de silício sobre chapas de aço silício seguindo-se um tratamento térmico para sua difusão, de forma a elevar seu teor para até 6,5% em peso ao longo das chapas. Os processos de deposição física de vapor (PVD) por evaporação a vácuo e de aspersão térmica a plasma (ATP) foram avaliados para a produção dos recobrimentos sobre chapas de aço silício contendo inicialmente 2% em peso de silício. Posteriormente, para a difusão do silício, as amostras foram tratadas a temperaturas entre 800 e 1200°C sob fluxo de Hidrogênio a 1L/min. Os recobrimentos e as amostras obtidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Ótica e Difração de raios X e as perdas magnéticas foram medidas pelo método de “Single Sheet”. Filmes de silício foram produzidos com o processo de PVD, mas não foi possível detectar o enriquecimento de silício na chapa. Já com o processo de ATP, obtiveram-se, a partir dos recobrimentos produzidos, chapas de aço silício com um perfil de concentração de silício após o tratamento térmico. Os coeficientes de difusão aparente do silício nas chapas de aço silício foram estimados e valores na ordem de 10-11m/s2 foram obtidos. As perdas magnéticas totais a freqüências de 50 e 60 Hz tiveram uma diminuição de aproximadamente 10% e para os ensaios feitos a 400 Hz, as perdas magnéticas totais tiveram uma redução, a partir de 1100ºC, decorrente do enriquecimento de silício nas chapas.
metadata.dc.description.abstracten: Steels with high Si content are excellent soft magnetic materials. However, increasing the amount of silicon above 3.5% wt results in an extremely brittle material, making the production of thin sheet by conventional rolling difficult. In this work, silicon steel sheets were coated with a silicon layer, followed by diffusion annealing to obtain an increase of silicon content through the sheet thickness up to 6.5% wt. The methods of e-bean vapor deposition (PVD) and thermal plasma spraying were used to produce silicon coatings on silicon steel substrates containing 2 wt%. After deposition, the samples were annealed at temperatures between 800 and 1200ºC in hydrogen flow at 1L/min. The characteristics of the coatings and the samples were analyzed through Scanning Electron Microscopy, Optical Microscopy and X- ray Diffraction and the core loss was measured by the Single Sheet method. In the PVD process, silicon films were produced, but it wasn’t possible to detect the silicon enrichment in the steel sheet. Using the thermal plasma spraying process, silicon coatings were produced and the sheets showed a silicon concentration profile after the thermal treatment. Estimated values for the apparent diffusion coefficient of silicon in steel were about 10-11m/s2. The total magnetic losses at 50 and 60Hz were reduced in 10% approximately and for the measurement at 400Hz, the total magnetic losses had a reduction, later than 1100ºC, due increase of silicon content through the sheet.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3007
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