Nanopartículas de grafite 2D turbostrático para aplicações tribológicas

Abstract

O foco desse estudo foi na análise do desempenho tribológico de ligas autolubrificantes sob lubrificação fluida. As quais foram geradas a partir da dissociação do carbeto de silício (SiC) durante a sinterização. Utilizando o SiC como precursor se obterá o carbono retido em nódulos de grafite como lubrificante sólido. Esse trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades tribológicas desses materiais sob lubrificação fluida e comparar com os resultados obtidos em regime a seco. Identificando as principais diferenças entre o grafite formado pela dissociação de carbeto de silício hexagonal e cúbico durante a sinterização de compósitos autolubrificantes produzidos por tecnologia do pó. Os compósitos utilizados neste trabalho foram fabricados pelo processo de moldagem de pós por injeção em um trabalho pela Giulia Platt Maffezzolli, bolsista anterior. Obtendo como resultado três tipos de liga diferentes, uma de referência e outras duas com precursores carbeto de silício, porem um hexagonal e outro cúbico. Primeiro duas amostras de cada liga foram preparadas e analisadas em microscópio para se obter características microestruturais. Foram também retiradas uma amostra de cada liga para passar por um processo de fratura criogênica, para analisar os nódulos de grafite formados durante a sinterização. Obtendo análises de morfologia e variações da composição química. Depois foi feita uma espectroscopia Raman para identificar os tipos de grafites formados nos nódulos de grafite. Para os testes de microdureza foram aproveitadas as amostras que haviam sido preparadas para a caracterização de microestruturas. E os cilindros utilizados nos ensaios tribológicos também foram testados. Foi analisado a topográfica e rugosidade das amostras por interferometria de luz branca. Depois foram feitos testes tribológicos nas superfícies das amostras sob lubrificação fluida. Utilizando geometria cilindro sobre plano. Depois passaram por interferometria óptica de luz branca para medir o volume desgastado. Por fim os resultados obtidos foram: Os grafites gerados pela dissociação dos SiC hexagonal e cúbico a temperatura de 1150°C de sinterização são do tipo 2D turbostrástico. E não apresentam grandes diferenças quanto a morfologia, estrutura e nível de desordem. A difusão do Si acaba aumentando a dureza das matrizes. Os compósitos autolubrificantes tem a superfície mais rugosa que a referência. O óleo lubrificante reduz o COF do par com a liga de referência satisfatoriamente, mas nos pares com compósitos autolubrificantes não faz muita diferença no COF, que permanece praticamente igual. A seco e sob lubrificação fluida os desgastes dos compósitos autolubrificantes são estatisticamente iguais aos da liga de referência. Já os contracorpos testados contra compósitos autolubrificantes as taxas de desgaste são de duas a três ordens de grandeza menores que os testados nas ligas de referência. Nos testes dos compósitos autolubrificantes sob lubrificação fluida são formadas finas tribocamadas que se formam nas marcas de desgaste das amostras. Compostas por óxidos de ferro, oxigênio adsorvido e carbono na forma de grafite altamente desordenado. O desgaste do compósito acaba provendo combustível para a formação de tribocamadas com baixa resistência ao cisalhamento. Os compósitos autolubrificantes produzidos por processo de pós por injeção com dissociação de SiC são capazes de promover sinergia entre lubrificação sólida e fluida. Reduzindo levemente o COF e o desgaste do contracorpo em até três ordens de grandeza sob regime de lubrificação limite.