Estudo do efeito da variação da pressão de compactação da liga 70Fe-25Ni-5Al2O3 pelo processo de metalurgia do pó.

Abstract

A metalurgia do pó é um processo de confecção de peças de baixa até alta complexidade geométrica, muito utilizada para materiais que possuem alto ponto de fusão (como certas ligas metálicas e até mesmo cerâmicas). Este processo vem ganhando cada vez mais espaço no ramo industrial devido as suas vantagens que é o aproveitamento de matéria prima (em torno de 95 a 97%), obtenção de peças com tolerâncias bem estreitas entre outros. A liga utilizada é constituída de 70% de ferro (Fe), 25% de níquel (Ni) e 5% de alumina (Al2O3). Foram confeccionadas amostras (compactadas uniaxialmente e isostaticamente), todas sinterizadas na temperatura de 1350 °C por 1 hora. Sendo então analisadas as densidades pelo princípio de Arquimedes, a microdureza em Vickers (HV), microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise de densidade demonstrou que todas amostras apresentaram densidade bem inferior a densidade teórica da liga calculada (7,72 g/cm³), sendo das amostras uniaxial 4,36 g/cm³ (56,46% da densidade teórica) e as isostáticas 4,44 g/cm³ (57,50% da densidade teórica). Pela análise de microdureza as amostras compactadas pelo processo isostático apresentaram em média maior dureza que as submetidas somente pelo processo uniaxial, sendo 379,7 HV (isostáticas) e 361,51 HV (uniaxiais), mas é possível verificar que as amostras uniaxiais possuem maior variação em dureza, podem ter pontos com dureza superior as amostras isostáticas. Nas imagens obtidas pela microscopia óptica é possível observar fases vidradas, além dessas fases, em certos pontos são vistas bolhas que são características de materiais cerâmicos, poros também são bastante visualizados. Pela microscopia eletrônica de varredura, foi possível observar claramente a superfície das amostras, sendo que a amostra compactada isostaticamente apresentou uma superfície mais homogênea e com poros menores e mais fechados do que a amostra compactada uniaxialmente.

Powder metallurgy is a low-to-high geometric complexity process, much used for materials that have a high melting point (such as certain metal alloys and even ceramics). This process has been gaining more and more space in the industrial sector due to its advantages that is the use of raw material (around 95 to 97%), obtaining parts with very narrow tolerances among others. The alloy used is 70% iron (Fe), 25% nickel (Ni) and 5% alumina (Al2O3). Samples (uniaxially and isostatically compacted) were made, all sintered at a temperature of 1350 °C for 1 hour. The densities were then analyzed by the Archimedes principle, Vickers microhardness (HV), optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM). Density analysis showed that all samples had a density well below the theoretical density of the calculated alloy (7.72 g/cm³), with uniaxial samples being 4.36 g/cm³ (56.46% of theoretical density) and the isostatic 4,44 g/cm³ (57.50% theoretical density). By the microhardness analysis, the samples compacted by the isostatic process showed on average a greater hardness than those submitted only by the uniaxial process, being 379.7 HV (isostatic) and 361,51 HV (uniaxial), but it is possible to verify that the uniaxial samples have a greater variation in hardness, may have points with hardness higher than isostatic samples. In the images obtained by optical microscopy it is possible to observe glazed phases, besides these phases, in certain points are seen bubbles that are characteristic of ceramic materials, pores are also quite visualized. By scanning electron microscopy, it was possible to clearly observe the surface of the samples, and the isostatically compacted sample presented a more homogeneous surface and with smaller and more closed pores than the uniaxially compacted sample.