Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4261.pdf: 15022510 bytes, checksum: c469200d41f5d3dac6524c1588d4c179 (MD5) Previous issue date: 2010-12-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Searching for wear resistant materials, attention has been paid to Si3N4, SiC, Al2O3 and ZrO2 ceramics due to their better properties as compared to other materials. Although ceramic are brittleness, improvements on the processing and by the addition of second phases to the ceramic matrix have lessen this restriction because of microstructure refinement. Therefore, some mechanical proprieties have been optimized e probably the wear resistance also. Among the ceramic composites, greater attention has been given to the alumina nanocomposites due to the improvements on the toughness, hardness and mechanical resistance. Wear research has been made in the literature but, a direct comparison between the many published works regarding this wear improvement is impossible due to the fact that wear resistance is a response of the microstructure, material and testing condition. So the work herein presented aim was to do a systematic study in the alumina wear based on the critical parameters which have to be controlled on a pin-on-disc test concerning about the mild and severe wear regime. Since, it was possible to describe a procedure to evaluate the alumina wear behavior and resistance in terms of applied load, sliding speed and environment. By the use of the study methodology proposed, it was possible to construct a simplify wear transition diagram which allowed to define parameters combination were alumina can be use as a wear resistance material / Na busca por materiais resistente ao desgaste, atenção tem sido dada a cerâmicas como Si3N4, SiC, Al2O3 e ZrO2, por apresentarem melhores características quando comparadas com outros materiais. Apesar da fragilidade destas cerâmicas, pelo melhoramento no processamento e pela introdução de segundas fases nas matrizes cerâmicas, algumas propriedades mecânicas como a de resistência mecânica foram melhoradas pelo refino microestrutural e provavelmente, a resistência ao desgaste. Dentre os compósitos cerâmicos, grande atenção tem sido dada aos nanocompósitos de matriz de alumina pelos seus resultados excepcionais quanto à tenacidade, a resistência mecânica e a dureza. Alguns estudos de resistência ao desgaste destas cerâmicas densas têm sido feito, porém a comparação dos resultados obtidos é difícil, pois a resistência ao desgaste é uma resposta da microestrutura, do material e das condições dos testes. Visando compreender os parâmetros que afetam o valor de desgaste e melhorar a reprodutibilidade dos resultados de desgaste em cerâmicas densas, o objetivo proposto para a presente dissertação foi o estudo sistemático do desgaste da alumina frente às questões dos parâmetros críticos que devem ser controlados em um ensaio de desgaste do tipo pino no disco. Foram verificadas as condições de ensaio que influenciam a determinação dos parâmetros críticos, entre as condições de desgaste moderado e severo. Dessa, forma, foi possível descrever um procedimento para avaliar a resistência e o comportamento de desgaste de alumina quanto aos parâmetros de ensaios de velocidade de deslizamento, carga aplicada e umidade relativa do ar. Esta metodologia permitiu a construção de um diagrama de transição de desgaste simplificado que possibilitou a definição de limites de combinações destes parâmetros que permitem obter bom desempenho da alumina em situações que necessitem de resistência ao desgaste

O desgaste é responsável por um grande número de falhas em materiais, provocando a sua substituição antecipada e consequentemente diminuindo a sua vida útil. Por isso, estudos são realizados para caracterizar os limites de utilização desses materiais, evitando assim situações catastróficas. A partir das variáveis e parâmetros envolvidos no ensaio de desgaste, é possível construir mapas que tem como finalidade direcionar para uma correta escolha do material, de acordo com a aplicação desejada, além de identificar o seu comportamento frente à determinadas condições de uso. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo conhecer o comportamento de desgaste de nanocompósitos de alumina contendo 5% de inclusões nanométricas de zircônia, visando construir um diagrama de transição de desgaste entre os limites de combinação de velocidade de deslizamento e carga aplicada. Para isso, corpos de prova conformados na forma de pinos com uma das extremidades semiesféricas foram caracterizados quanto a dureza e tenacidade à fratura, submetidos ao ensaio de desgaste do tipo pino-no-disco com temperaturas e umidades ambientes, variando os parâmetros de velocidade e carga. As velocidades de deslizamento variaram de 1,2 m/s à 0,1 m/s e as cargas variaram de 2 N à 100 N. Os valores de dureza e tenacidade a fratura obtidos foram de 14,08 ± 1,22 GPa e 3,99 ± 0,14 MPa.m1/2, respectivamente. Os resultados de desgaste mostraram que a partir da caracterização e construção do diagrama de transição de regime de desgaste, com combinações de parâmetros extrínsecos de carga e velocidade de deslizamento, foi possível definir e atingir as condições limites entre o regime de desgaste moderado e a transição para o regime severo. Esse diagrama auxilia na seleção e comparação da transição entre os limites de desgaste do material estudado com outros tipos usados na engenharia. / Wear is responsible for a large number of material failures, causing them to be replaced early and consequently shortening their life-time. Therefore, studies are conducted to characterize the limits of use of these materials, thus avoiding catastrophic situations. From the variables and parameters involved in the wear test, it is possible to construct maps that aim to direct the correct choice of material according to the desired application, as well as to identify its behavior against certain conditions of use. In this context, the objective of this work was to know the wear behavior of alumina nanocomposites containing 5% nanometric zirconia inclusions in order to construct a simplified wear transition diagram between the sliding speed and applied load combination limits. For this, test pieces shaped like pins with semi-spherical tips were characterized in terms of hardness and fracture toughness, took to the wear test of the pin-on-disk with ambient temperatures and humidity, varying the speed and load parameters. Slip velocities ranged from 1.2 m/s to 0.1 m/s and loads ranged from 2 N to 100 N. The values of hardness and fracture toughness obtained were 14.08 ± 1.22 GPa and 3.99 ± 0.14 MPa.m1/2, respectively. The results of wear showed that from the characterization and construction of the wear regime transition diagram, with combinations of extrinsic load parameters and slip speed, it was possible to define and reach the boundary conditions between the moderate wear regime and the transition for the severe regime. This diagram helps in the selection and comparison of the transition between the wear limits of the studied material with other types used in engineering.

O desgaste é responsável por um grande número de falhas em materiais, provocando a sua substituição antecipada e consequentemente diminuindo a sua vida útil. Por isso, estudos são realizados para caracterizar os limites de utilização desses materiais, evitando assim situações catastróficas. A partir das variáveis e parâmetros envolvidos no ensaio de desgaste, é possível construir mapas que tem como finalidade direcionar para uma correta escolha do material, de acordo com a aplicação desejada, além de identificar o seu comportamento frente à determinadas condições de uso. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo conhecer o comportamento de desgaste de nanocompósitos de alumina contendo 5% de inclusões nanométricas de zircônia, visando construir um diagrama de transição de desgaste entre os limites de combinação de velocidade de deslizamento e carga aplicada. Para isso, corpos de prova conformados na forma de pinos com uma das extremidades semiesféricas foram caracterizados quanto a dureza e tenacidade à fratura, submetidos ao ensaio de desgaste do tipo pino-no-disco com temperaturas e umidades ambientes, variando os parâmetros de velocidade e carga. As velocidades de deslizamento variaram de 1,2 m/s à 0,1 m/s e as cargas variaram de 2 N à 100 N. Os valores de dureza e tenacidade a fratura obtidos foram de 14,08 ± 1,22 GPa e 3,99 ± 0,14 MPa.m1/2, respectivamente. Os resultados de desgaste mostraram que a partir da caracterização e construção do diagrama de transição de regime de desgaste, com combinações de parâmetros extrínsecos de carga e velocidade de deslizamento, foi possível definir e atingir as condições limites entre o regime de desgaste moderado e a transição para o regime severo. Esse diagrama auxilia na seleção e comparação da transição entre os limites de desgaste do material estudado com outros tipos usados na engenharia. / Wear is responsible for a large number of material failures, causing them to be replaced early and consequently shortening their life-time. Therefore, studies are conducted to characterize the limits of use of these materials, thus avoiding catastrophic situations. From the variables and parameters involved in the wear test, it is possible to construct maps that aim to direct the correct choice of material according to the desired application, as well as to identify its behavior against certain conditions of use. In this context, the objective of this work was to know the wear behavior of alumina nanocomposites containing 5% nanometric zirconia inclusions in order to construct a simplified wear transition diagram between the sliding speed and applied load combination limits. For this, test pieces shaped like pins with semi-spherical tips were characterized in terms of hardness and fracture toughness, took to the wear test of the pin-on-disk with ambient temperatures and humidity, varying the speed and load parameters. Slip velocities ranged from 1.2 m/s to 0.1 m/s and loads ranged from 2 N to 100 N. The values of hardness and fracture toughness obtained were 14.08 ± 1.22 GPa and 3.99 ± 0.14 MPa.m1/2, respectively. The results of wear showed that from the characterization and construction of the wear regime transition diagram, with combinations of extrinsic load parameters and slip speed, it was possible to define and reach the boundary conditions between the moderate wear regime and the transition for the severe regime. This diagram helps in the selection and comparison of the transition between the wear limits of the studied material with other types used in engineering.