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

Abstract

A metalurgia do pó (MP) é uma técnica de fabricação de componentes de engenharia a partir de pós, aplicada para produção em larga escala de componentes de pequenas dimensões e de alta precisão dimensional. Porém, unir peças produzidas por MP usando soldagem e brasagem apresenta grandes dificuldades devido a porosidade presente nestes materiais, e assim os processos de união no estado sólido surgem como uma alternativa para contornar essas limitações. Neste trabalho, a união por sinterização no estado sólido é utilizada para unir componentes de aço baixa liga, contendo Si, e/ou Ni, produzidas por MP. As amostras de aço foram produzidas por compactação uniaxial a frio, e uma suspensão de pó de ferro em etanol ou óleo parafínico foi produzida para atuar como agente de união. Os pares de amostras foram unidos por sinterização a 1120 °C por 1 hora, tendo a microestrutura resultante analisada por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição química por análise de espectroscopia eletrônica de varredura (EDS). Os resultados mostram que o uso da suspensão em óleo parafínico com 30 % em volume de sólidos foi mais eficiente para garantir resistência a verde aos pares unidos, além de proporcionar os melhores resultados em relação a uniformidade da camada de união. Camadas de união de aproximadamente 50 µm são obtidas, com relativa baixa porosidade e boa adesão (visual) aos componentes a unir. Além disso, estudos de simulação com o software ThermoCalc® mostram que há grande difusividade de Si para a camada de união, o que por meio de gradiente químico pode atuar como agente de reforço para a camada de união em camadas finas (<50µm). Resultados experimentais apresentam perfis de difusão de Si para a camada de união similares aos obtidos por meio de simulação, mas maiores estudos são necessários para confirmar o perfil de difusão encontrado para o Ni.