Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeilianeAO_TESE.pdf: 4802035 bytes, checksum: bde6bc8d17e2550b03283ed5a4ab3acc (MD5) Previous issue date: 2013-05-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Steel is an alloy EUROFER promising for use in nuclear reactors, or in applications where the material is subjected to temperatures up to 550 ? C due to their lower creep resistance under. One way to increase this property, so that the steel work at higher temperatures it is necessary to prevent sliding of its grain boundaries. Factors that influence this slip contours are the morphology of the grains, the angle and speed of the grain boundaries. This speed can be decreased in the presence of a dispersed phase in the material, provided it is fine and homogeneously distributed. In this context, this paper presents the development of a new material metal matrix composite (MMC) which has as starting materials as stainless steel EUROFER 97, and two different kinds of tantalum carbide - TaC, one with average crystallite sizes 13.78 nm synthesized in UFRN and another with 40.66 nm supplied by Aldrich. In order to improve the mechanical properties of metal matrix was added by powder metallurgy, nano-sized particles of the two types of TaC. This paper discusses the effect of dispersion of carbides in the microstructure of sintered parts. Pure steel powders with the addition of 3% TaC UFRN and 3% TaC commercial respectively, were ground in grinding times following: a) 5 hours in the planetary mill for all post b) 8 hours of grinding in the mill Planetary only for steel TaC powders of commercial and c) 24 hours in the conventional ball mill mixing the pure steel milled for 5 hours in the planetary mill with 3% TaC commercial. Each of the resulting particulate samples were cold compacted under a uniaxial pressure of 600MPa, on a cylindrical matrix of 5 mm diameter. Subsequently, the compressed were sintered in a vacuum furnace at temperatures of 1150 to 1250 ? C with an increment of 20 ? C and 10 ? C per minute and maintained at these isotherms for 30, 60 and 120 minutes and cooled to room temperature. The distribution, size and dispersion of steel and composite particles were determined by x-ray diffraction, scanning electron microscopy followed by chemical analysis (EDS). The structures of the sintered bodies were observed by optical microscopy and scanning electron accompanied by EDS beyond the x-ray diffraction. Initial studies sintering the obtained steel EUROFER 97 a positive reply in relation to improvement of the mechanical properties independent of the processing, because it is obtained with sintered microhardness values close to and even greater than 100% of the value obtained for the HV 333.2 pure steel as received in the form of a bar / O a?o EUROFER ? uma liga promissora para utiliza??o em reatores nucleares, ou em aplica??es onde o material ? submetido a temperaturas de servi?o at? 550?C devido sua menor resist?ncia sob flu?ncia. Uma forma de aumentar essa propriedade, para que o a?o trabalhe a temperaturas mais altas ? necess?rio impedir o deslizamento de seus contornos de gr?o. Fatores que influenciam nesse deslizamento dos contornos s?o a morfologia dos gr?os, o ?ngulo e a velocidade dos contornos de gr?o. Esta velocidade pode ser diminu?da com a presen?a de uma fase dispersa no material, desde que seja fina e distribu?da de forma homog?nea. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo material Comp?sito de Matriz Met?lica (CMM), que tem como materiais de partida o a?o inoxid?vel EUROFER 97; e dois tipos diferentes de Carbeto de T?ntalo TaC, um com tamanhos m?dios de cristalitos de 13,78 nm sintetizado na UFRN e outro com 40,66 nm fornecido pela Aldrich. Objetivando melhorar as propriedades mec?nicas da matriz met?lica foi adicionado, atrav?s da metalurgia do p?, part?culas nanom?tricas desses dois tipos de TaC. Este trabalho discute o efeito da dispers?o desses carbetos na microestrutura das pe?as sinterizadas. P?s de a?o puro, com adi??o de 3% de TaC UFRN e 3% de TaC comercial respectivamente, foram mo?dos nos seguintes tempos de moagem: a) 5 horas, no moinho planet?rio para todos os p?s; b) 8 horas de moagem no moinho planet?rio somente para os p?s de a?o com TaC comercial; e c) 24 horas no moinho convencional de bolas da mistura do a?o puro mo?do durante 5 horas no moinho planet?rio com 3% de TaC comercial. Cada uma das amostras particuladas resultantes foram compactadas a frio sob uma press?o uniaxial de 600MPa, em uma matriz cil?ndrica de 5 mm de di?metro. Posteriormente, os compactados foram sinterizadas em forno a v?cuo, em temperaturas de 1150 e 1250? C com incremento de 20 ?C e 10?C por minuto, sendo mantidas nestas isotermas por 30, 60 e 120 minutos e resfriadas ? temperatura ambiente. A distribui??o, tamanho e dispers?o dos a?os e comp?sitos particulados foram determinadas por difra??o de raios x, microscopia eletr?nica de varredura seguida de uma an?lise qu?mica (EDS). As estruturas dos corpos sinterizados foram observadas por microscopia ?tica e eletr?nica de varredura acompanhada de EDS al?m da difra??o de raios x. Os estudos iniciais de sinteriza??o com o a?o EUROFER 97 obteve uma resposta positiva em rela??o a melhoria das propriedades mec?nicas independente do processamento, pois se obteve sinterizados com valores de microdureza pr?ximo e at? maior que 100% do valor de 333,2 HV obtidos para o a?o puro como recebido, em forma de barra

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeilianeAO.pdf: 1040153 bytes, checksum: 7b51c6820dc4a457d8c742b3fc25c179 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The present work shows a contribution to the studies of development and solid sinterization of a metallic matrix composite MMC that has as starter materials 316L stainless steel atomized with water, and two different Tantalum Carbide TaC powders, with averages crystallite sizes of 13.78 nm and 40.66 nm. Aiming the metallic matrix s density and hardness increase was added different nanometric sizes of TaC by dispersion. The 316L stainless steel is an alloy largely used because it s high resistance to corrosion property. Although, its application is limited by the low wear resistance, consequence of its low hardness. Besides this, it shows low sinterability and it cannot be hardened by thermal treatments traditional methods because of the austenitic structure, face centered cubic, stabilized mainly in nickel presence. Steel samples added with TaC 3% wt (each sample with different type of carbide), following a mechanical milling route using conventional mill for 24 hours. Each one of the resulted samples, as well as the pure steel sample, were compacted at 700 MPa, room temperature, without any addictive, uniaxial tension, using a 5 mm diameter cylindrical mold, and quantity calculated to obtain compacted final average height of 5 mm. Subsequently, were sintered in vacuum atmosphere, temperature of 1290?C, heating rate of 20?C/min, using different soaking times of 30 and 60 min and cooled at room temperature. The sintered samples were submitted to density and micro-hardness analysis. The TaC reforced samples showed higher density values and an expressive hardness increase. The complementary analysis in optical microscope, scanning electronic microscope and X ray diffractometer, showed that the TaC, processed form, contributed with the hardness increase, by densification, itself hardness and grains growth control at the metallic matrix, segregating itself to the grain boarders / O presente trabalho apresenta uma contribui??o ao estudo do desenvolvimento e sinteriza??o s?lida de um Comp?sito de Matriz Met?lica CMM que tem como materiais de partida um a?o inoxid?vel 316L atomizado a ?gua, e duas partidas diferentes de Carbeto de T?ntalo TaC, com tamanhos m?dios de cristalitos de 13,78 nm e 40,66 nm. Objetivando aumentar a densidade e dureza da matriz met?lica foi adicionado, por dispers?o diferentes part?culas nanom?tricas de TaC. O a?o inoxid?vel 316L ? uma liga largamente utilizada pela sua propriedade de alta resist?ncia ? corros?o. Contudo, sua aplica??o ? limitada pela baixa resist?ncia ao desgaste, conseq??ncia da sua baixa dureza. Al?m disso, apresenta baixa sinterabilidade e n?o pode ser endurecido pelos m?todos tradicionais de tratamentos t?rmicos, devido a sua estrutura austen?tica, c?bica de face centrada, estabilizada principalmente pela presen?a do N?quel. Amostras de a?os adicionadas com 3% em peso de TaC (cada amostra com carbetos de partidas diferentes), seguiram uma rota de moagem mec?nica em moinho convencional por 24 horas. Cada uma das amostras resultantes, assim como amostras do a?o puro foram compactados a 700 MPa, a frio, sem nenhum aditivo, uniaxialmente, em uma matriz cil?ndrica de 5 mm de di?metro, em quantidade calculada para ter uma altura m?dia final do compactado de 5 mm. Posteriormente, foram sinterizadas em forno a v?cuo, em temperatura de at? 1290? C com incremento de 20 ?C por minuto, sendo mantidas neste patamar por 30 ou 60 minutos e resfriadas ? temperatura ambiente. As amostras sinterizadas foram submetidas aos ensaios para a medi??o da densidade e da micro-dureza. As amostras contendo o refor?o de TaC apresentaram maiores valores de densidade e um aumento significativo na sua dureza. As an?lises complementares no microsc?pio ?tico, no microsc?pio eletr?nico de varredura e no difrat?metro de raios-X, mostram que o TaC, na forma processada, contribuiu com o aumento da dureza, pela densifica??o, pela sua pr?pria dureza e pelo controle do crescimento dos gr?os da matriz met?lica, segregando-se nos seus contornos

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcianoF.pdf: 4534279 bytes, checksum: c57f1201db2e0c16d64c992932b57fc3 (MD5) Previous issue date: 2007-09-28 / Metal powder sintering appears to be promising option to achieve new physical and mechanical properties combining raw material with new processing improvements. It interest over many years and continue to gain wide industrial application. Stainless steel is a widely accepted material because high corrosion resistance. However stainless steels have poor sinterability and poor wear resistance due to their low hardness. Metal matrix composite (MMC) combining soft metallic matrix reinforced with carbides or oxides has attracted considerable attention for researchers to improve density and hardness in the bulk material. This thesis focuses on processing 316L stainless steel by addition of 3% wt niobium carbide to control grain growth and improve densification and hardness. The starting powder were water atomized stainless steel manufactured for H?gan?s (D 50 = 95.0 μm) and NbC produced in the UFRN and supplied by Aesar Alpha Johnson Matthey Company with medium crystallite size 16.39 nm and 80.35 nm respectively. Samples with addition up to 3% of each NbC were mixed and mechanically milled by 3 routes. The route1 (R1) milled in planetary by 2 hours. The routes 2 (R2) and 3 (R3) milled in a conventional mill by 24 and 48 hours. Each milled samples and pure sample were cold compacted uniaxially in a cylindrical steel die (? 5 .0 mm) at 700 MPa, carried out in a vacuum furnace, heated at 1290?C, heating rate 20?C stand by 30 and 60 minutes. The samples containing NbC present higher densities and hardness than those without reinforcement. The results show that nanosized NbC particles precipitate on grain boundary. Thus, promote densification eliminating pores, control grain growth and increase the hardness values / O presente trabalho apresenta uma contribui??o ao estudo da sinteriza??o s?lida de um a?o inoxid?vel 316L, com o objetivo de aumentar a sua densidade e dureza atrav?s da inclus?o de part?culas nanom?tricas de Carbeto de Ni?bio - NbC. O a?o inoxid?vel 316L ? uma liga largamente utilizada pela sua propriedade de alta resist?ncia ? corros?o. Contudo, sua aplica??o ? limitada pela baixa resist?ncia ao desgaste, conseq??ncia da sua baixa dureza. Al?m disso, apresenta baixa sinterabilidade e n?o pode ser endurecido pelos m?todos tradicionais de tratamentos t?rmicos, devido a sua estrutura austen?tica, c?bica de face centrada, estabilizada principalmente pela presen?a do N?quel. Os materiais de partida empregados neste trabalho foram o a?o inoxid?vel, austen?tico 316L atomizado a ?gua, com tamanho de part?culas (D50) equivalente a 95μm, e duas partidas diferentes de NbC, com tamanhos m?dios de cristalitos de 16,39 nm e 80,35 nm. Amostras de a?os adicionadas com 3% em peso de NbC (cada amostra com carbetos de partidas diferentes), seguiram rotas diferenciadas de moagem mec?nica. A rota 1 (R1) em um planet?rio por uma hora, a rota 2 (R2) e rota 3 (R3), em moinho convencional por 24 e 48 horas respectivamente. Cada uma das amostras resultantes, assim como amostras do a?o puro foram compactados a 700 MPa, a frio, sem nenhum aditivo, uniaxialmente, em uma matriz cil?ndrica de 5 mm de di?metro, em quantidade calculada para ter uma altura m?dia final do compactado de 5 mm. Posteriormente, foram sinterizadas em forno a v?cuo, em temperatura de at? 1290? C com incremento de 10 ?C por minuto, sendo mantidas neste patamar por 30 ou 60 minutos e resfriadas ? temperatura ambiente. As amostras sinterizadas foram submetidas aos ensaios para a medi??o da densidade e da micro-dureza. As amostras contendo o refor?o de NbC apresentaram maiores valores de densidade e um aumento significativo na sua dureza. As an?lises complementares no microsc?pio ?tico, no microsc?pio eletr?nico de varredura e no difrat?metro de raios-X, mostram que o NbC, na forma processada, contribuiu com o aumento da dureza, pela densifica??o, pela sua pr?pria dureza e pelo controle do crescimento dos gr?os da matriz met?lica, segregando-se nos seus contornos

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcioWDM_TESE.pdf: 5811012 bytes, checksum: feda974076398f5c8fbcb84ae56af460 (MD5) Previous issue date: 2010-09-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Metal substrates were coated by thermal spraying plasma torch, they were positioned at a distance of 4 and 5 cm from the nozzle exit of the plasma jet. The starting materials were used for deposition of tantalum oxide powder and aluminium. These two materials were mixed and ground into high-energy mill, then immersed in the torch for the production of alumina coating infused with particles of tantalum with nano and micrometric size. The spraying equipment used is a plasma torch arc not transferred, which operating in the range of 250 A and 80 V, was able to produce enough heat to ignite aluminothermic between Ta2O5 and aluminum. Upon reaching the plasma jet, the mixing powders react with the heat of the blaze, which provides sufficient energy for melting aluminum particles. This energy is transferred through mechanisms of self-propagating to the oxide, beginning a reduction reaction, which then hits on the surface of the substrate and forms a coating on which a composite is formed by a junction metal - ceramic (Ta +Al2O3). The phases and quantification of each were obtained respectively by X-ray diffraction and the Rietveld method. Morphology by scanning electron microscopy and chemical analysis by energy dispersive spectroscopy EDS. It was also performed measurements of the substrate roughness, Vickers microhardness measurements in sprays and determination of the electron temperature of the plasma jet by optical emission spectroscopy EEO. The results confirmed the expectation generated around the end product of spraying the mixture Ta2O5 + Al, both in the formation of nano-sized particles and in their final form. The electron excitation temperature was consistent with the purpose of work, in addition, the thermodynamic temperature was efficient for the reduction process of Ta2O5. The electron excitation temperature showed values of 3000, 4500 and 8000 K for flows10, 20 and 30 l / min respectively, these values were taken at the nozzle exit of the plasma jet. The thermodynamic temperature around 1200 ? C, was effective in the reduction process of Ta2O5 / Substratos met?licos de a?o inox 416 foram revestidos por aspers?o t?rmica em tocha de plasma. Eles foram posicionados a uma dist?ncia de 4 e 5 cm em rela??o ao bocal de sa?da do jato de plasma. Os materiais de partida utilizados para as deposi??es foram p?s de ?xido de t?ntalo e alum?nio. Esses dois p?s foram misturados e mo?dos em moinho de alta energia, em seguida, imersos na tocha para produ??o de revestimento de alumina impregnada com part?culas de t?ntalo com tamanho nano e microm?tricos. O equipamento de aspers?o utilizado foi uma tocha de plasma de arco n?o transferido que opera na faixa de 250 A e 30 V. Ao atingirem o jato de plasma, os p?s da mistura aquecem at? a temperatura de igni??o da rea??o aluminot?rmica. O calor gerado fornece energia suficiente para a fus?o do produto da rea??o. Esse produto fundido ao chocar-se na superf?cie do substrato forma um revestimento composto por uma jun??o metal cer?mica (Ta + Al2O3). A identifica??o das fases e sua quantifica??o foram obtidas respectivamente por difra??o de raios X e pelo m?todo de Rietveld. Para determina??o da morfologia e composi??o das part?culas foram utilizados microscopia eletr?nica de varredura e an?lise qu?mica por espectroscopia de energia dispersiva EDS, respectivamente. Tamb?m foram executadas medidas de rugosidades no substrato, medi??es de microdureza Vickers nas aspers?es e determina??o da temperatura eletr?nica do jato de plasma por espectroscopia de emiss?o ?tica EEO. Os resultados obtidos confirmaram a expectativa gerada em torno do produto final da aspers?o da mistura Ta2O5 + Al, tanto na forma??o de part?culas nanom?tricas de t?ntalo quanto no formato final delas. A temperatura de excita??o dos el?trons apresentou valores de 3000, 4500 e 8000 K para fluxos de 10, 20 e 30 l/min respectivamente, esses valores foram tomados na sa?da do bocal do jato de plasma. A temperatura termodin?mica, em torno de 1200 ?C mostrou-se eficiente para o processo de redu??o do Ta2O5

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AntonioCPS.pdf: 2085220 bytes, checksum: 8e64ae2c2f5ffe8a64dd3420c9c87327 (MD5) Previous issue date: 2007-03-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / In this work was used a plasma torch of non transferred arc with argon as work gas, using a power supply with maximum DC current of 250 A and voltage of 30 V to activate the plasma and keep it switched on. The flame temperature was characterized by optical emission spectroscopy, through Boltzmann-plot-method. The torch has been used like igniter in the aluminothermic reduction of the mixture tantalum oxide and aluminum, seeking to obtain metallic tantalum. In heating of the reagents only one particle will be considered to study interactions between plasma-particle, seeking to determinate its fusion and residence time. The early powders were characterized by laser granulometry, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis. The final product of this reaction was characterized by SEM and X-ray diffraction. Crystallite size was calculated by the Scherrer equation and microdeformation was determined using Willamsom-Hall graph. With Rietveld method was possible to quantify the percentile in weight of the products obtained in the aluminothermic reaction. Semi-quantitative chemical analysis (EDS) confirmed the presence of metallic tantalum and Al2O3 as products of the reduction. As was waited the particle size of the metallic tantalum produced, presents values in nanometric scale due the short cooling time of those particles during the process / Neste trabalho foi utilizada uma tocha de plasma de arco n?o transferido com arg?nio como g?s de trabalho, utilizando uma fonte de pot?ncia com corrente m?xima de 250 A e tens?o m?xima de sa?da de 30 V fornecida pelo fabricante. A temperatura da tocha foi caracterizada atrav?s da espectroscopia de emiss?o ?ptica, utilizando a curva de Boltzmann. A tocha foi usada como ignitor para a rea??o de redu??o aluminot?rmica do ?xido de t?ntalo mais alum?nio para a produ??o de t?ntalo met?lico. No aquecimento dos reagentes apenas uma part?cula ser? considerada para o estudo da intera??o tocha-part?cula, com o objetivo de determinar seu tempo de fus?o e resid?ncia. Os p?s de partida foram caracterizados atrav?s da granulometria a laser, microscopa eletr?nica de varredura (MEV) e difra??o de raios X. O produto final desta rea??o foi caracterizado por MEV e difra??o de raios X. O tamanho de cristalito foi calculado atrav?s da equa??o de Scherrer e a microdeforma??o foi determinada utilizando o gr?fico de Willamsom-Hall. Com o m?todo de Rietveld foi poss?vel quantificar o percentual em peso do produto da rea??o aluminot?rmica. An?lise qu?mica semiquantitativa (EDS) confirmou a presen?a do Ta met?lico e Al2O3 como produtos da redu??o. Como era de se esperar, o tamanho das part?culas do t?ntalo met?lico produzida apresenta valores na faixa de nan?metro devido pequeno tempo de resfriamento durante o processo