Desenvolvimento de materiais sinterizados de matriz metálica para novas aplicações na engenharia

Abstract

O nióbio é um metal com grande potencial de exploração no solo brasileiro. Contudo, sua aplicação mais expressiva é na produção de aços, os quais demandam uma quantidade muito baixa deste metal. Tendo em vista este fato e a estabilidade do nióbio como carbeto, o desenvolvimento de um compósito de matriz metálica reforçado com carbeto de nióbio produz um material com alto valor agregado e estimulante para a economia do país. Assim o objetivo deste trabalho foi promover a criação de um compósito de matriz metálica reforçado com partículas de carbeto de nióbio geradas in situ durante a sinterização. Para isso foram utilizados os princípios da metalurgia do pó, com um estudo da composição da matéria prima (liga intermetálica ferro-nióbio). Posteriormente foi utilizado o método da compactação para produção de amostras da mistura de pó de ferro-nióbio (Fe2Nb) + pó de carbono, a fim dessas serem submetidas à diferentes ciclos de sinterização. Além disso, os métodos de caracterização foram utilizados para verificar a microestrutura formada e as propriedades do material. Por fim, verificou-se a formação dos carbetos de nióbio nas 2 temperaturas de patamar utilizadas (1150°C e 1250°C), e estes distribuíram-se uniformemente através de uma matriz de ferro. De forma que as propriedades máximas de dureza e densidade obtidas foram 952 HV e 6,88 g/cm³ respectivamente. Portanto a sintetização da mistura de Fe2Nb com grafite é uma rota promissora para desenvolver compósitos de matriz metálica.

Niobium is a metal with great potential for exploration in brazilian soil. However, its most expressive application is in steels, which demands a very low amount of niobium. In view of this fact and the stability of niobium as a carbide, the development of a metal matrix composite reinforced with niobium carbide produces a material with high value and promote the country's economy. Thus the objective of this work was to promote the creation of a ferrous matrix composite reinforced with niobium carbide particles generated in situ during sintering. To achieve this, the principles of powder metallurgy were used, with a study about the composition of the raw material (iron-niobium intermetallic alloy). The compaction method was used to produce samples of the mixture of ferro-niobium powder (Fe2Nb) + carbon black powder, in order for these samples to be subjected to different sintering cycles. In addition, the characterization methods were used to verify the microstructure formed and the material properties. Finally, the formation of niobium carbides was verified at the 2 threshold temperature used (1150°C e 1250°C), and the carbides were evenly distributed through an iron matrix. So that the maximum properties of hardness and density obtained were 952 HV and 6,88 g/cm³ respectively. Therefore, synthesizing the mixture of Fe2Nb with graphite is a promising route to develop metallic matrix composites.