Avaliação do desempenho tribológico de compósitos de matriz ferrosa, reforçados por carbetos de nióbio nanométricos formados in situ

Abstract

A avaliação do desempenho tribológico é crucial para melhorar a durabilidade de componentes mecânicos, minimizando o desgaste. Este estudo visa avaliar o desempenho tribológico de compósitos de matriz ferrosa reforçados por carbetos de nióbio sub micrométricos formados in situ durante a sinterização. A abordagem in situ oferece vantagens em relação aos métodos convencionais, reduzindo defeitos na interface matriz-carbeto. A metalurgia do pó é usada para produzir esses compósitos, permitindo a formação dos carbetos diretamente durante a sinterização.Foram produzidas amostras com diferentes concentrações de carbono e FeNb, seguido por análises de microscopia, densidade, microdureza e testes tribológicos. A análise microestrutural revelou a formação dos carbetos in situ, levando a zonas perlíticas na matriz e aumento da dureza. A densidade diminuiu com o aumento na concentração de FeNb ocasionando a formação de vazios. O ensaio tribológico mostrou que a adição de carbono e FeNb reduziu o coeficiente de atrito, diminuindo o desgaste. Em resumo, o estudo conclui que a abordagem in situ é bem-sucedida na produção de compósitos de matriz metálica com carbetos de nióbio. A otimização do desempenho tribológico, a formação de carbetos in situ e a redução do coeficiente de atrito e taxas de desgaste são benefícios desse método, contribuindo para a produção de Metal Matrix Composites (MMCs) de baixo custo.

The assessment of tribological performance is crucial for enhancing the durability of mechanical components while minimizing wear. This study aims to evaluate the tribological performance of ferrous matrix composites reinforced with submicrometric niobium carbides formed in situ during sintering. The in situ approach offers advantages over conventional methods, reducing defects at the matrix-carbide interface. Powder metallurgy is employed to produce these composites, enabling the direct formation of carbides during sintering. Samples with varying concentrations of carbon and FeNb were produced, followed by analyses involving microscopy, density measurements, microhardness, and tribological tests. Microstructural analysis revealed the in situ formation of carbides, leading to perlite zones in the matrix and increased hardness. Density decreased with the increasing concentration of FeNb, causing the formation of voids. The tribological test demonstrated that the addition of carbon and FeNb reduced the coefficient of friction, thus decreasing wear. In summary, the study concludes that the in situ approach is successful in producing metallic matrix composites with niobium carbides. The optimization of tribological performance, in situ carbide formation, and reduction in coefficient of friction and wear rates are benefits of this method, contributing to the production of low-cost Metal Matrix Composites (MMCs).