Avaliação de cermetos compostos por NbC ligados com aço inoxidável 316L e zircônia

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Denise de Sousa e
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3Y.ZrO2; 3Y·ZrO2; cermetos; cermets; composites; compósitos; conventional sintering; NbC; sinterização convencional; sinterização via SACE; spark plasma sintering; SPS; SS316; SS316L
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09022026-165605/

Este trabalho avaliou o comportamento de compósitos à base de carbeto de nióbio (NBC) e aço inoxidável 316L (SS316L), com adição de zircônia tetragonal policristalina parcialmente estabilizada (3Y-TZP), como redutor da corrosão no aço. A zircônia foi selecionada por sua capacidade de prevenir a sensitização do aço em baixos teores (0,65%.vol), além de atuar como agente tenacificador da fase cerâmica. Os compósitos foram desenvolvidos com diferentes teores de zircônia (0,65%.vol e 2,57%.vol) e processados por dois métodos de sinterização: sinterização convencional e sinterização assistida por corrente elétrica (SACE). Foram produzidas três composições distintas: 100N, N-95S5Z e N-80S20Z. A densificação foi determinada por meio do método de Arquimedes, enquanto a análise da superfície e da microestrutura foi realizada utilizando microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), as propriedades mecânicas foram investigadas através de testes de microdureza e tenacidade à endentação e o comportamento à corrosão oi avalido por ensaios eletroquímicos de potencial de circuito aberto (OCP), curva polarização potenciodinâmica (PPC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Os resultados indicaram que maiores teores de 3Y.ZrO2 reduziram a densificação e induziram a formação de porosidade. Testes de imersão e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) revelaram que 0,65%.vol de 3Y.ZrO2 melhoraram a resistência à corrosão. Os resultados demonstraram que a técnica de sinterização assistida por corrente elétrica foi mais eficiente, promovendo maior densificação e melhores propriedades mecânicas, especialmente na composição N-95S5Z, que apresentou densidade relativa de 98%, porosidade aparente quase inexistente (∼0%), dureza de 1750 HV, tenacidade à fratura de 7,98 MPa-m½ e tamanho médio de grão de 2,22 ± 0,20 μm. As amostras sinterizadas alcançaram durezas entre 1550 e 1850 HV e uma tenacidade à fratura média de aproximadamente 8,0 MPa-m½, valores superiores aos encontrados na literatura, considerando teores diferentes de ligantes, e indicando o potencial para aplicação em ferramentas de corte. A redução na concentração de zirconia resultou em compósitos com maiores densidades. Nos ensaios de corrosão, a inclusão de zirconia influenciou negativamente a superficie da composição N-80S20Z, devido à maior fração volumétrica (2,57%.vol), que gerou mais defeitos. Entretanto, em menores concentrações ((∼0,65%,vol), a zircônia demonstrou melhorar a resistência à corrosão e contribuir para a tenacidade dos compósitos. Com base nos resultados, concluiu-se que a composição N-95S5Z apresentou elevado potencial para aplicação em ferramentas de corte.