As ligas de Al-Si são amplamente utilizadas na indústria, recentes avanços possibilitaram a produção de ligas de alumínio com ótimas propriedades podendo-se destacar o seu baixo peso, excelente resistência à abrasão e à corrosão, e baixo coeficiente de expansão térmica em relação ao aço. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento da mistura de pós elementares de Cu, Si, Mg, Ni, Fe a uma base de alumínio, sinterizado individualmente em atmosfera controlada com gás argônio e nitrogênio pelo processo de sinterização convencional em forno resistivo. Após realização de análise o composto que forneceu o melhor desempenho foi submetido a um comparativo com amostras sinterizadas via plasma. Os resultados encontrados foram confrontados com os resultados da liga de EN AC- 48000 (AlSi12CuNiMg) fundida, a fim de avaliar os aspectos mecânicos e físicos do composto intermetálico. O desenvolvimento do trabalho se deu a partir do pó de alumínio com pureza de 99,7%, ao qual foi incorporado o percentual dos demais elementos, com base na composição da liga comercial EN AC-48000 (Si12%; Fe0,45%; Cu1,08%; Mg1,08%; Ni1,14%). Após a sinterização as amostras foram caracterizadas quanto a densificação, microdureza e rugosidade superficial, além disso, uma análise metalográfica foi realizada por microscopia óptica, bem como foi feita uma por difração de raios-X para a verificação da formação de novas fases. A densificação das amostras sinterizadas pelo processo convencional com atmosfera controlada por nitrogênio foi superior as produzidas com atmosfera de argônio, ficando também superior ao processo assistido por plasma com nitrogênio. Pelo processo convencional de sinterização a microdureza apresentada pelas amostras obtidas por atmosfera de nitrogênio foi na média superior a encontrada nas amostras produzidas com atmosfera de argônio, já a microdureza apresentada pelas amostras assistida por plasma com atmosfera controlada por nitrogênio, atingiram resultados abaixo da sinterização convencional. Durante o processo de sinterização a plasma, as amostras acabaram sofrendo uma reação abaixo da temperatura de sinterização desejada (510 °C), ocasionando microfusão na superfície da amostra, e logo em seguida deformações. Estas reações tiveram influência direta nos resultados encontrados nas amostras produzidas via sinterização a plasma, desta forma a temperatura teve que ser reduzida. / Al-Si alloys are being used in industry to replace steel and cast iron in high-tech sectors. Recent advances have allowed the production of aluminum alloys with excellent properties, highlighting their low weight compared to steel, excellent resistance to abrasion and corrosion, high resistance at high temperatures and low coefficient of thermal expansion. The objective of this work is to evaluate the behavior of the Cu, Si, Mg, Ni and Fe elemental powder mixtures with an aluminum base, individually sintered in a controlled atmosphere with argon and nitrogen using the conventional sintering process in a resistance furnace. After this process, the best performing compound was submitted to a comparison with plasma sintered samples. The results were compared with those for the EN AC- 48000 (AlSi12CuNiMg) molten alloy, to evaluate the mechanical and physical aspects of the intermetallic compound. The development of the work was based on the 99.7% aluminum powder donated by Alcoa with the addition of other elements from the commercial alloy composition EN AC-48000 (Si12%; Fe0,45%; Cu1,08%, Mg1,08%, Ni1,14%). After sintering, the samples were carachterized by surface roughness, densification, microhardness, optical microscopy and X-ray diffraction analysis. The densification of the sintered samples by the conventional process with the controlled atmosphere by nitrogen gave higher densification values than for samples produced with the argon atmosphere or by the plasma assisted process using nitrogen. By the conventional sintering process, the samples processed in nitrogen atmosphere presented higher hardness values than those produced with argon atmosphere, and also higher than those plasma assisted sintered with nitrogen atmosphere. During the plasma sintering process, the samples underwent a reaction below the desired sintering temperature (510 °C), causing microfusion on the sample surface, and deformations. These reactions had a direct influence on the results found in the samples produced by plasma sintering, therefore the temperature for the plasma process had to be reduced.

O objetivo desse trabalho é analisar a fabricação de buchas a base de Alumínio empregando o processo de Metalurgia do Pó, em substituição ao processo atual de fundição e usinagem. O material testado é uma liga a base de Alumínio AlSi10Cu3, essa liga contem 87% de Alumínio, 10% de Silício, 2,5% de Cobre, 0,25% de Magnésio e Manganês, conforme a norma DIN EN 1706. As amostras foram compactadas à 600MPa, resultado obtido da curva de compressibilidade. As amostras foram sinterizadas a uma temperatura de 550ºC durante 60 minutos. Após sinterização as amostras foram submetidas ao processo de Tratamento Térmico T6, com temperatura de solubilização de 480°C por 5 horas e envelhecimento a 220°C por 5 horas, nomeado Tratamento Térmico A. Foram realizados ensaios de densidade, dureza, metalografia, compressibilidade, difração de raios-x e variação dimensional. A densidade das amostras sinterizadas atingiram 2,52 g/cm3 ± 0,25. A dureza superficial das amostras atingiram uma média de 51 HB ± 4. Com o tratamento térmico T6 a dureza elevou-se para 74 HB ± 2. A variação dimensional das amostras após sinterização foi de 0,20% na área dos corpos de prova. Foram estudadas também diferentes composições químicas para elevar a dureza superficial. Executou-se um teste com outros parâmetros de Tratamento Térmico T6 para aumento da dureza, chamado de Tratamento Térmico B, com parâmetros de temperatura de solubilização de 550°C por 1 hora e envelhecimento com 160°C por 18 horas. / The objective of this work is to analyze the manufacture of aluminum based bushings employing the Powder Metallurgy process in substitution of the current process of casting and machining. The material tested is an AlSi10Cu3 aluminum alloy, this alloy contains 87% aluminum, 10% silicon, 2.5% copper, 0.25% magnesium and manganese, according to DIN EN 1706. The samples were pressed at 600MPa, result obtained from the compressibility curve. The samples were sintered at a temperature of 550°C for 60 minutes. After sintering, the samples were submitted to the T6 Thermal Treatment process, with a solubilization temperature of 480°C for 5 hours and aging at 220°C for 5 hours, named Thermal Treatment A. Density, hardness, metallography, compressibility, X-ray diffraction and dimensional variation testings were performed. The density of the sintered samples reached 2.52 g/cm3 ± 0.25. The surface hardness of the samples reached the mean of 51 HB ± 4. With the heat treatment T6 the hardness increased to 74 HB ± 2. The dimensional variation of the samples after sintering was 0.20% by area. Different chemical compositions were also studied to raise the surface hardness. A test was performed with other parameters of T6 Thermal Treatment to increase the hardness, called Thermal Treatment B, with parameters of solubilization temperature of 550°C for 1 hour and aging with 160°C for 18 hours.

Este trabalho visa o desenvolvimento de um processo para obtenção da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta por metalurgia do pó a partir da utilização de pós elementares no estado hidrogenado, com foco na obtenção de amostras com elevada densificação (acima de 90 %) e microestrutura homogênea. Uma vez que a porosidade é um fator importante em termos de osteointegração, é também investigada a obtenção de amostras da liga com controle de porosidade. A liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta apresenta o menor módulo de elasticidade entre as ligas metálicas já desenvolvidas e é composta apenas por elementos considerados biocompatíveis. O processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó (M/P) a partir dos pós elementares mostra-se uma alternativa viável por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas e próximas às dimensões finais, a baixos custos. Os pós elementares hidrogenados foram misturados em moinho planetário, prensados uniaxial e isostaticamente a frio e sinterizados na faixa de temperaturas entre 800 e 1500 C. Complementando o estudo, foram produzidas amostras da liga com a adição de um agente formador de poros (carbonato de amônio), em diferentes teores, para a obtenção de amostras com controle de porosidade. Para caracterização do material, foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, massa específica e dilatometria. São analisadas as propriedades mecânicas (microdureza Vickers, compressão, flexão e cisalhamento), biológicas (ensaios in vitro) e de bioatividade (recobrimento biomimético). As análises microestruturais indicam que as amostras apresentaram elevada densificação (acima de 99,3 %) e a tendência de exibir uma microestrutura homogênea com o aumento da temperatura de sinterização e após a completa dissolução de todas as partículas de Ta e Nb. Além disso, foi possível a obtenção de amostras com um nível de porosidade superior a 50 %, com distribuição de poros na faixa de 150 mm. Os testes in vitro revelam a não citotoxicidade dos pós de partida e das amostras sinterizadas e a técnica biomimética utilizada demonstra ser adequada para a formação de uma camada de hidroxiapatita capaz de suportar cargas funcionais.

A pesquisa e o desenvolvimento de materiais com gradiente funcional (FGM) têm recebido muita atenção nos últimos anos, na tentativa de explorar as variações de propriedades dos materiais em função da posição, baseadas nas diferenças de composição química, microestrutura ou ordenação atômica. Neste trabalho é mostrado o desenvolvimento da técnica de obtenção do FGM no sistema alumina - cromito de lantânio (Al2O3 - LaCrO3), para aplicação como materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) em altas temperaturas (acima de 1500 C). Para tanto, foi necessário aprimorar a técnica de obtenção do LaCrO3 via reação no estado sólido e aperfeiçoar o processamento cerâmico para obtenção do compósito. A fase LaCrO3 foi sintetizada a partir da mistura dos óxidos La2O3 e Cr2O3, na proporção estequiométrica 1:1 (mol). Os parâmetros de processamento foram otimizados em função das fases cristalinas obtidas e caracterizadas por difração de raios X. Para obtenção da análise semi-quantitativa das fases foi utilizado o método de Rietveld. As temperaturas de reação e de formação da fase cristalina intermediária (La2CrO6) até a formação da fase LaCrO3 foram determinadas por meio de análise térmica diferencial (ATD) e análise termogravimétrica (ATG). A Al2O3 utilizada como matriz do FGM foi utilizada tanto na fase pura como dopada com 10% de vidro de lantânio. Na fabricação do FGM foram preparadas composições utilizando-se as fases Al2O3 e LaCrO3, variando-se as proporções entre as duas fases nas diversas camadas do compósito. Na tentativa de inibir a formação da fase LaAl11O18, o compósito FGM foi sinterizado com adições de vidro de lantânio (10%) na matriz de Al2O3. O FGM foi conformado com a utilização das técnicas de prensagem uniaxial (80 MPa) e prensagem isostática a frio (300 MPa) e sinterizadas ao ar entre 1500 e 1650 C. A microestrutura e a integridade da interface entre as camadas do FGM foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O LaCrO3 foi obtido com 99,7% de pureza e 0,3 % de CrO não reagido. Na sinterização do FGM foi observada a reação entre a Al2O3 e o LaCrO3 com a formação da fase LaAl11O18 na forma de placas interligadas. Com a presença da fase vítrea na matriz de Al2O3 a reação da fase LaAl11O18 foi inibida parcialmente. Nas interfaces do FGM não foram observadas descontinuidades.

Materiais contendo fases intermetálicas e metálicas podem apresentar microestruturas que possuam potencial para aplicações estruturais em altas temperaturas. Porém, existem problemas de compatibilidade entre os coeficientes de expansão térmica de algumas dessas fases. Em experimentos de fusão a arco, por exemplo, a fase Ti5Si3 (quando produzida com uma solução sólida de titânio) apresenta trincas em sua estrutura. Nesse intuito pode ser utilizada a metalurgia do pó como solução de tal problema de solidificação, uma vez que os inconvenientes da fase líquida não existem nesta técnica. O presente trabalho realiza o estudo do efeito das diferentes variáveis de moagem e sinterização nas transformações de fases de ligas Ti-Si-B. As informações relacionadas com estas ligas são limitadas, que torna importante o estudo sobre a densificação dos pós Ti-Si-B, bem como sua produção por moagem de alta energia. Os experimentos foram realizados com a utilização de diferentes equipamentos e parâmetros de sinterização. As peças sinterizadas foram avaliadas por meio de análises dimensionais, gravimétricas, de microindentação e de compressão. Foram realizadas análises fractográficas dos corpos-de-prova após os ensaios de compressão. Todos os produtos obtidos ao longo do processo de moagem e após processos de sinterização foram caracterizados por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, visando observar o comportamento das fases durante a preparação dos materiais. Devem ser ressaltadas as limitadas informações sobre propriedades físico-químicas de peças compactadas do sistema Ti-Si-B. A amorfização parcial de algumas misturas de pós é observada durante as análises, onde também são identificadas partículas de morfologias e tamanhos bem variados. A utilização de álcool isopropílico apresentou pouca contaminação em relação aos outros pós que foram processados neste trabalho. Em termos de densificação a prensagem a quente facilitou de forma mais significativa a confecção dos corpos-de-prova, porém as estruturas trifásicas não foram obtidas sem a presença de outras fases. As ligas produzidas apresentam alta resistência e comportamento frágil em ensaios de compressão.

O objetivo deste trabalho foi estudo da influencia de misturas de oxido de neodimio e de oxido de niobio e de praseodimio como sinterizacao para o nitreto de silicio. Amostras foram sinterizadas em temperaturas entre ';1600GRAUS';C a ';1750 GRAUS';C, de ';50 GRAUS'; em ';50 GRAUS';, em tempos de 5 min. Foram tambem feitas sinterizacoes nas temperaturas de ';1700 GRAUS';C e ';1750 GRAUS';C durante 30 min. Foram avaliados o grau de densificacao, a microestrutura, a microdureza e as fases intergranulares. Investigaram-se tambem, os efeitos dos aditivos na transformacao ';alfa'; ';SETA'; ';beta'; - ';Si IND.3'; ';N IND.4';.

O presente trabalho descreve um metodo de sintese de po de nitreto de silicio, pela amonolise de tetracloreto de silicio solubilizado em hexano normal, via intermediario diimida de silicio,com objetivo de produzir material precursor com baixa quantidade de impurezas, especialmente as metalicas, pequeno tamanho de particula e controle das fases presentes. A temperatura de sintese era proxima de 5 graus Celsius e o meio reacional sob agitacao. O intermediario foi pirolisado sob atmosfera inerte com a temperatura variando de 1.300 graus a 1450 graus Celsius e o tempo de 1 a 4 horas. O nitreto de silicio obtido era um po com particulas esfericas e tamanho medio em torno de 1 micron, area superficial similar a de pos comerciais e porcentagem de fase ';alfa'; presente em torno de 85%. A analise quimica do po ceramico consistia basicamente na abertura do material com determinacao gravimetrica do silicio e analise instrumental dos cations metalicos presentes. A caracterizacao do nitreto de silicio utilizou difracao de raios-X, espectroscopia na regiao do infravermelho, microscopia eletronica de varredura, analise termica, determinacao da area superficial e tamanho medio de particula.

A elevada relação resistência mecânica/peso, alta resistência à corrosão e biocompatibilidade do titânio e suas ligas apresentam-se de grande importância para as indústrias aeroespacial, química, naval e de implantes. Todavia, a produção e processamento do titânio apresentam custos elevados em função de dificuldades oriundas de sua elevada reatividade. Uma alternativa é a produção de peças por metalurgia do pó. O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) é o principal centro de desenvolvimento de tecnologia do titânio no país e nos últimos 10 anos desenvolve forte linha de pesquisa relacionada à produção ligas de titânio baseada nas técnicas de metalurgia do pó. Uma das poucas desvantagens da utilização das ligas de titânio está relacionada à sua baixa resistência quando solicitada em situações de desgaste mecânico. Dessa forma, o objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma técnica de obtenção de revestimentos de nitreto de titânio por meio de deposição física de vapores utilizando-se um forno de feixes de elétrons (Electron Beam Physical Vapor Deposition - EB-PVD) em substratos da liga Ti-13Nb-13Zr obtida por metalurgia do pó, visando o aumento de sua resistência ao desgaste. A técnica EB-PVD foi escolhida por permitir a obtenção de revestimentos multicamadas, espessos, densos e com elevada adesão. Substratos da liga Ti-13Nb-13Zr, desenvolvida originalmente para aplicação em implantes, foram obtidos a partir da mistura dos pós elementares hidrogenados, seguido por sequencia de prensagens uniaxial e isostática a frio e sinterização sob vácuo. Os revestimentos foram obtidos em um sistema de bicamada Ti/TiN, no qual inicialmente é depositada uma fina camada de titânio puro para aumentar as propriedades de adesão ao substrato. A camada final de TiN é obtida pela ação combinada da nuvem de vaporização do alvo de titânio com um fluxo de nitrogênio direcionado aos substratos. Os revestimentos foram caracterizados por meio de técnicas de microscopias eletrônica de varredura e de força atômica, difração de raios X, análises de microdureza Vickers e ensaios de atrito, desgaste e adesão. Os resultados obtidos demonstraram um aumento significativo dos valores de dureza aliados a significantes resultados de adesão e desgaste, comprovando a funcionalidade do processo desenvolvido sem a necessidade de utilização de métodos especiais de ionização assistida. Pôde ser observada uma evidente tendência à elevação dos valores de microdureza com o aumento da temperatura de aquecimento do substrato e redução da vazão de nitrogênio.

Componentes fabricados em ligas de titânio são ideais para sistemas complexos que exigem altos desempenho e confiabilidade devido à sua combinação de alta resistência específica e de resistência à corrosão. A liga Ti-6Al-4V é a mais importante liga de titânio e sua aplicação inclui desde a indústria aeroespacial até implantes cirúrgicos. Apesar dessas características atraentes, o uso de ligas de titânio é limitado pelo custo. O processamento de ligas por metalurgia do pó facilita a obtenção de peças com geometrias complexas e, provavelmente, com menor custo. O objetivo deste trabalho é investigar rotas de produção da liga Ti-6Al-4V por metalurgia do pó, baseado no estudo do desenvolvimento microestrutural e densificação, visando definir as melhores alternativas para sua elaboração. Foram produzidas amostras por quatro rotas, pela mistura de pós metálicos elementares (Rota 1), pós metálicos elementares de Al e V com pó de TiH2 (Rota 2), pó pré-ligado de Ti-6Al-4V hidrogenado (Rota 3) e pó pré-ligado de Ti-6Al-4V atomizado (Rota 4), seguida por prensagem uniaxial e isostática a frio com subseqüente densificação por sinterização entre 800-1400C, em alto vácuo (10-7 Torr). Foram caracterizadas amostras sinterizadas em termos de composição de fase, microestrutura e microdureza por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e indentação Vickers, respectivamente. Análises de massa específica foram realizadas pelo método de Arquimedes. As propriedades mecânicas foram analisadas por ensaios de compressão. O comportamento de contração/expansão das amostras foi analisado por dilatometria. As análises realizadas indicam uma tendência à obtenção de melhores resultados em termos de densificação e desenvolvimento microestrutural com a utilização de pós pré-ligados que passaram por processo de hidrogenação.

Este trabalho consiste no estudo de processos de fabricação de eletrodos de tochas de plasmas via metalurgia do pó utilizando materiais que mesclam as características de metais refratários como o nióbio, háfnio e o molibdênio, com metais de alta condutividade térmica e elétrica como o cobre. Compostos metálicos imiscíveis como Cu-Hf, Cu-Nb e Cu-Mo foram produzidos pelo emprego do processo de moagem de alta energia e sinterização por fase sólida no intuito de sintetizar misturas metálicas com elevada homogeneidade e estreita distribuição de tamanho de partículas. Essa metodologia é de grande importância para a produção de eletrodos para tochas de plasma, cujas características térmicas e elétricas são afetadas pela moagem, compactação, distribuição, tamanho de grãos e matérias-primas utilizadas na manufatura dos catodos. Neste trabalho, a moagem foi realizada em ambiente inerte tendo como parâmetro o tempo de coleta em 16, 24, 32 e 40 horas. Os pós-compósitos foram compactados em matriz de ação uniaxial e sinterizados em ambiente de argônio em temperatura de 870C durante 30 minutos. Para simular a função de eletrodos, corpos de provas foram conformados e expostos a testes de erosão sob ação de arco elétrico em corrente de alimentação contínua de 70 A e potência média variando entre 3,8 KW e 5,8 KW. Nestas condições de ensaio o eletrodo de Cu-Nb apresentou uma perda de massa média de 42 % com uma taxa de erosão média de 2,9 . 10-2 g/s e o eletrodo de Cu-Mo uma perda de massa média de 32% com uma taxa de erosão máxima de 1,6 . 10-2 g/s. Os pós utilizados e materiais sinterizados foram caracterizados via MEV, EDS e DRX.