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Processamento e caracterização de materiais de alta resistência mecânica e ao desgaste

Processo: 03/09919-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa PRONEX - Temático
Vigência: 01 de outubro de 2004 - 30 de setembro de 2008
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia de Transformação
Convênio/Acordo: CNPq - Pronex
Pesquisador responsável:Francisco Ambrozio Filho
Beneficiário:Francisco Ambrozio Filho
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Helio Goldenstein ; José Carlos Bressiani
Bolsa(s) vinculada(s):08/08937-3 - Avaliação do desempenho de ferramentas de corte de nanocompósitos cerâmicos (ALUMINA/NbC, ALUMINA/ZrO2, ALUMINA/SiC e ALUMINA/DIAMANTE) na usinagem de metais difíceis de usinar, BP.PD
06/50144-5 - Processamento e caracterização de materiais de alta resistência mecânica e ao desgaste, BP.TT
06/50143-9 - Processamento e caracterização de materiais de alta resistência mecânica e ao desgaste, BP.TT
Assunto(s):Ferramentas de corte  Desgaste (tribologia)  Aço de alta resistência  Materiais cerâmicos  Metalurgia do pó 

Resumo

Este projeto representa a consolidação e ampliação de um núcleo de trabalho constituído para desenvolvimento de outro projeto PRONEX: 664203/97-3, em fase final de execução. Na realidade, mesmo antes desse projeto PRONEX, já havia um bom histórico de trabalhos conjuntos entre esses diferentes grupos na execução de projetos e formação de recursos humanos para pesquisa. Foi no decorrer do Projeto PRONEX que esta interação se deu de forma integrada, envolvendo e utilizando todas as facilidades de pesquisas dos diferentes grupos. Houve, portanto, um grande desenvolvimento, tanto em termos de aprimoramento de trabalho conjunto entre os participantes do Núcleo, quanto de resultados. Os resultados desta interação podem ser avaliados pela análise das publicações, solicitação de patente, produtos (insertos, punções, etc) e pelo interesse que empresas tem mostrado em testar nossos produtos e são apresentados no item Resultados Anteriores deste projeto. O projeto PRONEX teve como objetivo dar continuidade a dois projetos PADCT aprovados e executados no IPEN. Um deles, tinha como objetivo principal a implantação e consolidação da tecnologia de fabricação de componentes de aço rápido por metalurgia do pó no Brasil. O outro, visava o domínio das técnicas de processamento de materiais cerâmicas estruturais avançados, utilizando sinterização normal, sinterização auxiliada por gás, prensagem a quente e prensagem isostática a quente. No estágio em que estes dois projetos se encontravam decidiu-se direcionar os objetivos para um contexto mais aplicado, com o desenvolvimento do método de obtenção dos materiais metálicos e cerâmicas, para serem utilizados como ferramenta de corte. Neste sentido, a parceria com os departamentos de engenharia mecânica da EPUSP e da UFSC, foi de suma importância para avaliação da resistência ao desgaste e desempenho em campo, respectivamente. Finalmente, o apoio a um laboratório de processamento e caracterização de materiais na UFRN baseia-se na experiência que as instituições participantes têm nestes campos da ciência dos materiais. A organização na forma de núcleo permitiu uma interação muito grande entre os participantes do mesmo. Além disso, este tipo de organização permitiu uma complementaridade de competências, resultante da interação dos diferentes grupos envolvidos. A inclusão de um grupo emergente (UFRN/Dep Física) permitiu ampliar a extensão quanto à formação de pessoal e ampliar sua infra-estrutura experimental e de desenvolvimento científico e tecnológico. O Grupo de Materiais do Ipen têm um histórico de trabalhos em-parceria; na área de materiais metálicos: projetos PADCT-NM 62.0102/94-2, RHAE-ME 610016/96-2, PRONEX 664203/1997-3, RECOPE-Finep -ref. 3780/96, FAPESP 99/07764-7 que resultaram no domínio do processo de sinterização a vácuo com fase líquida, que permite a fabricação de peças complexas já na forma final (near-net-shape) e em pedido de patente: Inserto intercambiável de aços rápidos sinterizados (no. Pi 0202472-1); materiais cerâmicas: projeto PADCT-NM, deu início ao desenvolvimento de materiais cerâmicos covalentes no Brasil, projetos RHAE, temático FAPESP 97/01114-5 e dois projetos PROBRAL (com instituições alemãs), permitiram a ampliação e consolidação desta área de pesquisa. Recentemente tivemos mais um projeto de parceria entre a Empresa Hurth.lnfer e o Grupo de Metalurgia do Pó, do Centro de Ciências e Tecnologia de Materiais, do Ipen, aprovado. Este projeto RHAE Inovação Processo 552293/02-4, intitulado: Desenvolvimento e Fabricação de Brocas e Avaliação Tecno-Econômica do Tratamento Térmico a Vácuo em Aços Rápidos Sinterizados. Os resultados obtidos, a verificação de possibilidades de consolidação e os projetos aprovados ao longo destes anos nos motivaram a solicitar a continuidade dos trabalhos, por meio da apresentação de um novo projeto PRONEX. Objetivo geral Processamento de materiais cerâmicos e aços rápidos por tecnologia do pó com desempenhos mecânicos e ao desgaste superiores aos atuais. Objetivos específicos Desenvolver o ciclo completo de fabricação de aço rápido sinterizado em fase líquida, incluindo atomização a água para obtenção do pó, compactação e sinterização a vácuo, conformação e tratamentos térmicos. Os aços rápidos a serem desenvolvidos são os de composições convencionais e compósitos com adição de NbC para melhorar a resistência ao desgaste com manutenção da tenacidade. Obter materiais cerâmicos covalentes à base de nitreto de silício e de carbeto de silício e compósitos de alumina. Deverão ser utilizados métodos de processamento adequados para obtenção de materiais com alta densidade e microestrutura controlada, para otimização das propriedades relativas a resistência ao desgaste. Fabricar pastilhas de cerâmicas e de aços rápidos para usinagem e outras ferramentas resistentes ao desgaste. Desenvolver os processos de revestimento das pastilhas para melhorar o seu desempenho. Avaliar desempenho destes materiais, quanto a usinabilidade e durabilidade (desgaste) e comparar com materiais existentes. Metodologia As principais atividades são: Obtenção dos pós metálicos de aços rápidos por atomização. Adição de aditivos/ligantes/lubrificante. Moagem/homogeneização. Secagem (spray dryer). Prensagem (uniaxial/isostática). Remoção de ligantes/lubrificantes. Densificação (sinterização; prensagem a quente; prensagem isostática a quente). Acabamento final. Caracterização física e química das matérias primas, através de análise do tamanho de partículas, análise da área de superfície específica, microscopia eletrônica e difração de raios-X; Avaliação da composição desejada através de diagramas de fases existentes na literatura... (AU)

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