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Impacto da potência, substrato e adição de reforço particulado sobre as propriedades mecânico-metalúrgicas de revestimentos da liga Hastelloy C276® depositados a laser
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/69224
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Scheid, Adriano, 1973- | - |
| Autor(es): dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | - |
| Autor(es): dc.creator | Pizzatto, Alex | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2021-03-09T21:12:06Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2021-03-09T21:12:06Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-01-07 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-01-07 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2019 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/69224 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/69224 | - |
| Descrição: dc.description | Orientador: Prof. Dr. Adriano Scheid | - |
| Descrição: dc.description | Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 28/08/2020 | - |
| Descrição: dc.description | Inclui referências: p. 103-111 | - |
| Descrição: dc.description | Resumo: O sistema de liga NiCrMoW vem sendo largamente considerado para a proteção de componentes que operam em condições agressivas envolvendo corrosão e, em alguns casos, também a desgaste. O processamento deste sistema pela técnica de deposição a laser, ou Laser Cladding, apresenta algumas vantagens, como a possibilidade de baixa diluição ao substrato - o que permite a preservação da composição química original da liga - além de pronunciado refinamento microestrutural decorrente do baixo aporte térmico que induz a elevadas taxas de resfriamento na solidificação. Por outro lado, existem estudos que mostram, em alguns casos, que a diluição pode trazer benefício a algumas características dos revestimentos, como a resistência ao desgaste. A liga Hastelloy C276® apresenta composição hipoeutética, solidificando a partir de uma estrutura colunar dendrítica de níquel Ni-????CFC) com carbonetos dispersos interdendriticamente. Neste contexto, surge a possibilidade de pesquisa voltada à avaliação do efeito da potência (diluição) e do tipo de substrato sobre as características mecânico-metalúrgicas da liga, sendo o impacto sobre o desempenho em desgaste um aspecto relevante e que requer investigação. Paralelamente, o processamento a laser com duplo alimentador de pó permite ainda a investigação do potencial de adição de reforço com partículas duras à liga para a obtenção de revestimentos com melhor desempenho em desgaste, ao que usualmente chama-se de revestimento compósito de matriz metálica. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características mecânico-metalúrgicas e o desempenho em desgaste dos revestimentos de liga Hastelloy C276® depositados a partir de duas abordagens distintas: 1- controle da potência a substratos diferentes e, 2- formação in situ de revestimentos compósitos de matriz metálica. No primeiro contexto, a liga foi depositada a Laser sobre aço inoxidável AISI 304L e ferro fundido nodular ferrítico GGG40 para diferentes potências de Laser. Os revestimentos compósitos NbC-Hastelloy C276® foram depositados sobre substrato AISI 304L. A caracterização dos revestimentos envolveu a diluição, a microestrutura e as fases formadas e os mecanismos de endurecimento e, em seguida, os revestimentos foram avaliados quanto à dureza e resistência ao desgaste. A primeira abordagem mostrou que o tipo e a fração de carbonetos formados nos revestimentos dependem do tipo de substrato e da diluição, podendo evoluir desde M23C6 e M7C3 (M: cromo), MC (M: molibdênio), até M6C (M: ferro, molibdênio e tungstênio). Adicionalmente, a deposição sobre aço inoxidável deve ser realizada para baixas diluições, já que alta diluição leva à degradação da dureza e da resistência ao desgaste, configurando o sistema mais fraco estudado na segunda abordagem. Por outro lado, o processamento da liga sobre ferro fundido leva a revestimentos com maiores durezas e melhor desempenho em desgaste em decorrência da elevada fração de carbonetos lamelares, do tipo M6C, formados. A síntese de revestimentos compósitos (NbC-Hastelloy C276®) revelou uma fração crescente de carbonetos para uma maior adição em massa de NbC. Foram formados carbonetos interdendríticos em rede e primários do tipo petalóide, dependendo do percentual de reforço adicionado. Para 1,5 kW, os carbonetos em rede evoluíram desde predominantemente do tipo lamelar M6C até misturas deste com carbonetos conjugados, do tipo bloco MC - M23C6 para maiores diluição e adição de NbC. O aumento do aporte térmico (3,0 kW) levou à supressão dos carbonetos lamelares M6C, se resumindo a diferentes frações de carbonetos em bloco MC e M23C6 conjugados interdendríticos. A redução de até 82 % na taxa de desgaste foi observada para os compósitos depositados com baixa diluição, e que apresentam maior dureza. Palavras-chave: Laser Cladding. Tipo de substrato. Reforço particulado. Carboneto de Nióbio. Liga Hastelloy C276®. Diluição. Microestrutura. Dureza. Resistência ao Desgaste. | - |
| Descrição: dc.description | Abstract: NiCrMoW alloy system has been largely considered to protect components under aggressive corrosive environments and, sometimes, under wear. The processing of the alloy system by laser cladding shows a sort of advantages as the choice to set the parameters to have low dilution - allowing preserve the chemical composition of the original alloy - besides the pronounced microstructural refinement obtained due to the low heat input which induces high solidification cooling rates. Otherwise, few studies are showing that, in special cases, higher dilution can bring benefits to the coating's features, as wear resistance. Hastelloy C276™ alloy shows hypoeutectic composition and solidifies as Ni-????FCC) dendrites with interdendritic carbides. Thus, there is a research possibility focused on the effect of laser power and kind of substrate on the mechanical and metallurgical features of the alloy, highlighting how relevant is the research about their impact on the wear performance. Additionally, laser cladding with a dual powder feeding system allows the investigation of metal-matrix composite coatings, i.e., in this case, particulate-reinforced alloy to enhance the wear performance. This work aims to evaluate the mechanical and metallurgical features, as well as, the hardness and wear behavior of Ni-based coatings - Hastelloy C276™ alloy - from two distinct approaches: 1- Laser power control with different substrates, and 2- In situ formation of metal-matrix composite coatings. In the first, the alloy was deposited by laser on AISI 304L stainless steel and GGG40 cast iron substrates with different laser powers. After that, NbC-reinforced Hastelloy C276™ was deposited on AISI 304L substrate. Characterization involved dilution, microstructure, and phase formed, strengthening mechanisms, and, finally, hardness and wear evaluation. Coatings deposited on distinct substrates showed carbide fraction and type depend on the kind of substrate and dilution, and evolve from M23C6 e M7C3 (M: chromium), MC (M: molybdenum), to an M6C (M: iron, molybdenum, and tungsten). Results indicated that deposition on AISI 304L must be done for low dilution, since high dilution leads to deleterious effect on hardness and wear behavior, being the weakest system evaluated in the second approach. Otherwise, the higher the dilution on GGG40 the higher hardness and wear performance. In situ synthesis of composite coatings (NbC - Hastelloy C276™) revealed a higher fraction of carbide as a higher NbC feeding rate is adopted. Coatings deposited with 1.5 kW showed interdendritic network carbide which evolved from prevalent lamellar-like M6C to a carbide mix encompassing M6C and conjugated blocky-like MC - M23C6 at higher dilution and NbC feeding rate. The heat input increase (3.0 kW) has suppressed the lamellar-like M6C carbide, inducing to a distinct proportion of MC and M23C6 in the interdendritic conjugated blocky-like carbide. The wear rate was reduced up to 82 % for composite coatings deposited with lower dilution (1.5 kW), which also showed higher hardness. Keywords: Laser Cladding. Kind of substrate. Particulate reinforcement. Niobium Carbide. Hastelloy C276™ alloy. Dilution. Microstructure. Hardness. Wear behavior. | - |
| Formato: dc.format | 111 p. : il. (algumas color.). | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Ligas (Metalurgia) | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Microestrutura | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Revestimentos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Engenharia Mecânica | - |
| Título: dc.title | Impacto da potência, substrato e adição de reforço particulado sobre as propriedades mecânico-metalúrgicas de revestimentos da liga Hastelloy C276® depositados a laser | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo | |
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