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Estudo de fenômenos de superfície associados a filmes tribológicos

Processo: 03/10157-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa PRONEX - Temático
Vigência: 01 de janeiro de 2005 - 29 de fevereiro de 2008
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Convênio/Acordo: CNPq - Pronex
Pesquisador responsável:Andre Paulo Tschiptschin
Beneficiário:Andre Paulo Tschiptschin
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Amilton Sinatora ; Carlos Eduardo Pinedo ; Deniol Katsuki Tanaka ; Mário Boccalini Júnior
Auxílios(s) vinculado(s):07/50193-9 - The influence of applied load, sliding velocity and martensitic transformation on the unlubricated sliding wear of austenitic stainless steels, AR.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):06/56631-5 - Estudo comparativo de usinabilidade no processo de torneamento de um aço ABNT 1045 utilizando diferentes velocidades e ferramentas de corte, BP.IC
06/00953-4 - Estudo das tensões de contato durante ensaios de indentação instrumentada, BP.IC
05/59131-0 - Desgaste por deslizamento: uma abordagem termodinâmica, BP.DD
05/53645-2 - Treinamento em microscopia de força atômica no LABMEV - laboratório de microscopia eletrônica de varredura do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de materiais - Escola Politécnica, BP.TT
Assunto(s):Tribologia  Desgaste (tribologia) 

Resumo

O objetivo principal deste Projeto de Pesquisa é abordar, com auxílio de técnicas e ferramentas experimentais modernas, processos de geração de filmes e a caracterização de suas propriedades tribológicas. Os revestimentos serão produzidos por Deposição Física de Vapor (PVD), nitretação sob plasma e por processos híbridos para obtenção de camadas dúplex em reator de Deposição Física de Vapor Assistida por Plasma -PAPVD. A metodologia de avaliação dos filmes obtidos será baseada na caracterização das propriedades mecânicas (resistência e tenacidade), microestruturais e de adesão do filme ao substrato, bem como na correlação destas com o comportamento de pares tribológicos. Serão estudados, em particular, os processos de deposição de camada dúplex - nitretação a plasma e PAPVD - TiN sobre aços ferramenta das classes H13 e D2, a formação de austenita e martensita expandidas em aços inoxidáveis austeníticos e martensíticos, a formação de camadas dúplex obtidas por nitretação sob plasma e PAPVD - TiN, e a deposição de revestimentos à base de zircônia contendo ítria para atuar como barreira térmica, com a finalidade de reduzir o gradiente térmico e a fadiga térmica em cilindros de laminação. A caracterização microestrutural dos filmes obtidos será efetuada por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria EDS de raios X, GDOS e difratometria de raios X. A caracterização das propriedades mecânicas dos filmes será efetuada por meio de ensaios de nano-indentação, de esclerometria linear instrumentada, de indentação macroscópica e difratometria de raios X para determinação de tensões residuais. Os ensaios tribológicos serão conduzidos por intermédio de ensaios de usinagem em campo, em tomo CNC instrumentado, bem como de esclerometria pendular instrumentada e de ensaios de microabrasão. O comportamento sob fadiga térmica será avaliado por meio de ensaio de fadiga térmica em equipamento especializado (aquecimento indutivo e resfriamento em água). A modelagem matemática das tensões nos filmes será efetuada com o emprego do Método dos Elementos Finitos (FEM). A análise do conjunto de resultados permitirá avaliar criticamente a influência de cada propriedade medida sobre o desempenho do filme, assim como a influência dos parâmetros de processo utilizados na sua obtenção; e isto poderá implicar o redirecionamento de novos experimentos. Através deste processo iterativo será possível estabelecer as bases para a otimização do desempenho de componentes revestidos com filmes tribológicos. (AU)

Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PINEDO, CARLOS EDUARDO; TSCHIPTSCHIN, ANDRE PAULO. Low temperature plasma carburizing of AISI 316L austenitic stainless steel and AISI F51 duplex stainless steel. Rem: Revista Escola de Minas, v. 66, n. 2, p. 209-214, APR-JUN 2013. Citações Web of Science: 1.
TSCHIPTSCHIN‚ A.P.; PINEDO‚ C.E. Estrutura e propriedades do aço inoxidável austenítico AISI 316L Grau ASTM F138 nitretado sob plasma à baixa temperatura. Rem: Revista Escola de Minas, n. 1, p. 137-141, 2010.
RECCO‚ AAC; VIÁFARA‚ CC; SINATORA‚ A.; TSCHIPTSCHIN‚ AP. Energy dissipation in depth-sensing indentation as a characteristic of the nanoscratch behavior of coatings. WEAR, v. 267, n. 5, p. 1146-1152, 2009.
MENDES, M. A. R. S.; SOUZA, R. M.; VENCOVSKY, P. K.; BERTHIER, Y. Laboratory and field analysis on the tribological behavior of coated and uncoated forming tools. INTERNATIONAL JOURNAL OF MATERIAL FORMING, v. 1, n. 1, p. 1247-1250, APR 2008. Citações Web of Science: 1.
PACHLER‚ T.; SOUZA‚ RM; TSCHIPTSCHIN‚ AP. Finite element analysis of peak stresses developed during indentation of ceramic coated steels. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 202, n. 4, p. 1098-1102, 2007.
RECCO‚ A.A.C.; LÓPEZ‚ D.; BEVILACQUA‚ A.F.; DA SILVA‚ F.; TSCHIPTSCHIN‚ A.P. Improvement of the slurry erosion resistance of an austenitic stainless steel with combinations of surface treatments: Nitriding and TiN coating. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 202, n. 4, p. 993-997, 2007.
RECCO‚ AAC; OLIVEIRA‚ IC; MASSI‚ M.; MACIEL‚ HS; TSCHIPTSCHIN‚ AP. Adhesion of reactive magnetron sputtered TIN< i> x and TIC< i> y coatings to AISI H13 tool steel. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 202, n. 4, p. 1078-1083, 2007.
COZZA‚ RC; TANAKA‚ DK; SOUZA‚ RM. Micro-abrasive wear of DC and pulsed DC titanium nitride thin films with different levels of film residual stresses. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 201, n. 7, p. 4242-4246, 2006.
FUKUMASU‚ NK; SOUZA‚ RM. Numerical analysis of the contact stresses developed during the indentation of coated systems with substrates with orthotropic properties. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 201, n. 7, p. 4294-4299, 2006.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

PROCESSO DE ENRIQUECER CAMADA SUPERFICIAL DE LIGAS INOXIDÁVEIS SOB PLASMA PI0901811-5 - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) ; Heat Tech Tecnologia em Tratamento Térmico e Engenharia de Superfície ltda ; Universidade de São Paulo (USP) . André Paulo Tschiptschin; Carlos Eduardo Pinedo - 08 de maio de 2009

PROCESSO DE ENRIQUECER CAMADA SUPERFICIAL DE LIGAS INOXIDÁVEIS SOB PLASMA PI0902868-4 - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) ; Heat Tech Tecnologia em Tratamento Térmico e Engenharia de Superfície ltda ; Universidade de São Paulo (USP) . André Paulo Tschiptschin; Carlos Eduardo Pinedo - 05 de agosto de 2009

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