Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Gradução em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:21:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho empregou-se a técnica de metalização mecânica na produção de um revestimento de metal ativo (Ti ou Zr) para reduzir superficialmente a zircônia e favorecer o molhamento com ligas de adição convencionais. A interface resultante foi caracterizada por técnicas de análise microestrutural. Posteriormente, avaliou-se o desempenho de juntas brasadas estanques cerâmica/metal e cerâmica/cerâmica por meio de testes de microdureza e resistência mecânica à flexão-3p. A condição de molhamento foi analisada em substratos metalizados constituídos por zircônia (ZrO2) estabilizada com ítria ou magnésia, usando-se as ligas Ag-28Cu e Au-18Ni nos respectivos ciclos térmicos. Os melhores resultados dos testes de molhamento foram selecionados para os testes de brasagem indireta em forno de alto-vácuo (<3 10-5 mbar) e metalização com Ti. Os ângulos de contato medidos em decorrência da metalização prévia com Zr foram consideravelmente elevados, afetando a qualidade do molhamento das ligas fundidas. Juntas cerâmica/metal e cerâmica/cerâmica brasadas com a liga Ag-28Cu e metalização com Ti apresentaram ótima estanqueidade nos testes de detecção de vazamento de gás hélio a temperatura ambiente. Entretanto, nas juntas ZrO2/Ti-6Al-4V brasadas com a liga Au-18Ni verificou-se uma estanqueidade insatisfatória e a presença de microtrincamento na interface cerâmica/liga de adição. Perfis de microdureza feitos através da interface em juntas estanques não revelaram alteração brusca nesta propriedade mesmo onde a zircônia mostrou um típico escurecimento após o ciclo térmico de brasagem. Interações ocorridas entre os componentes individuais da junta brasada e, em particular, na camada escura de reação adjacente ao substrato metalizado foram investigadas por técnicas de análise microestrutural e análise EDX. A resistência mecânica à flexão-3p apresentou os melhores resultados nas juntas ZrO2/Ag-28Cu/Ti-6Al-4V (metalização com Ti). A ruptura se deu na interface cerâmica/liga, onde as superfícies de fratura mostraram arrancamento severo e alguma porção de material cerâmico aderido ao par metálico da união. / In the present study, the mechanical metallization technique was used in the production of an active metal coating (Ti or Zr) for superficial reduction of zirconia ceramic and increasing wetting in it using active-metal-free filler alloys. The resultant interface was characterized by microstructural analysis techniques. Afterwards, the performance of tight ceramic/metal and ceramic/ceramic brazed joints was evaluated by microhardness and three-point flexure tests.
The wetting condition was analyzed in metallized substrates composed by stabilized zirconia with yttria or magnesia, using the conventional filler alloys Ag-28Cu and Au-18Ni with respective thermal cycles. Better wetting results were selected for indirect brazing tests in a high vacuum furnace (<3 10-5 mbar) using titanium metallization. Measured contact angles as a result of zirconium metallization were considerably high, which affected the wetting quality of molten filler alloys. Reliable vacuum tight ceramic/metal and ceramic/ceramic joints were produced using Ti metallization and the Ag-28Cu filler based on helium gas leak detection test at room temperature. However, the tightness for ZrO2/Au-18Ni/Ti-6Al-4V joints with Ti metallization was not satisfactory at all including the presence of microcracking was observed at the resultant interface. Microhardness profiles made across the tight joints interface did not reveal any severe change in this mechanical property, including also where zirconia undergone a typical darkening during brazing thermal cycle. Interactions between the individual members of the brazed joint assemble and, in particular, at the dark reaction layer that was formed closely to the metallized substrate were examined by microstructural analysis techniques and energy dispersive X-ray analysis. With regard to the mechanical strength by three-point flexure test better results were obtained for ZrO2/Ag-28Cu/Ti-6Al-4V joints (titanium metallization). The rupture occurred at the ceramic/filler interface whose fracture surfaces presented severe pulling up and some portion of ceramic material remained adhered to the metallic counterpart of the brazed joint.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/94180 |
| Date | 25 October 2012 |
| Creators | Pimenta, Jean Senise |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Buschinelli, Augusto Jose de A. (Augusto Jose de Almeida) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | xxiv, 233 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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