Desenvolvimento de compósitos de WC com ligantes intermetálicos

摘要

Uma das vertentes de investigação na área dos compósitos à base de carboneto de tungsténio (WC) é a substituição, total ou parcial do ligante, normalmente utilizado, o cobalto. Os ligantes constituídos por aluminetos de ferro (FeAl) têm merecido uma atenção especial, devido à sua boa resistência à oxidação e à corrosão a temperaturas elevadas. Contudo, a dificuldade de obtenção de materiais densos no sistema WC-FeAl, por técnicas convencionais de sinterização, e a redução acentuada da dureza com o aumento do teor de FeAl, são aspectos que necessitam de ser ultrapassados para que estes compósitos se tornem interessantes sob o ponto de vista industrial. O principal objetivo do presente trabalho foi a obtenção de compósitos de WC e ligantes intermetálicos, do tipo FeAl, por sinterização reativa a partir de pós precursores de WC, aço e alumínio, utilizando o processamento convencional de pulverometalurgia. Para o efeito, a homogeneização de pós de WC, aço inoxidável AISI 304 (SS) e Al foi efetuada através de moagem convencional em meio húmido. Apercentagem de fase ligante (SS+Al) variou entre 8 e 12% pp, sendo que a fração de Al adicionada ao SS se situou na gama entre 0 e 0.5. A avaliação da reatividade térmica em atmosfera de vazio indicou a expansão dos compósitos com Al na composição do ligante, correspondendo à formação de soluções sólidas de Fe(Al), na gama de temperaturas entre 500 e 1000ºC. Com o aumento da temperatura, formaram-se fases intermetálicas de estequiometria variável, do tipo FeAlx com x=1,2,3, consoante a fração de Al presente no ligante e a temperatura. Os compósitos foram obtidos a partir de compactos dos pós, sinterizados a 1450ºC, durante 125 min, em atmosfera de vazio (P= 20-40 Pa), e posteriormente submetidos a uma etapa de prensagem isostática a quente, a 1400ºC, 9h, e 60 MPa. Os compactos densificados foram avaliados em termos estruturais, microestruturais e também de desempenho mecânico e resistência à oxidação. Os resultados da avaliação estrutural e microestrutural mostraram que se conseguiram obter materiais bem densificados por sinterização reativa, tendo ocorrido a síntese de fases intermetálicas, predominantemente do tipo FeAl na gama de composições estudada. A avaliação das propriedades mecânicas revelou que o aumento da fração de Al no ligante diminui os valores de dureza e melhora a resistência à oxidação.