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Estudos avançados da relação microestrutura-propriedade de mono- e multicamadas de Cr-Al-N para a melhoria do desempenho tribológico em motores de combustão

Processo: 19/14262-3
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2019
Vigência (Término): 30 de novembro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Convênio/Acordo: European Research Council
Pesquisador responsável:Haroldo Cavalcanti Pinto
Beneficiário:Haroldo Cavalcanti Pinto
Anfitrião: Christian Greiner
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Alemanha  
Assunto(s):Desgaste   Microestruturas

Resumo

Os filmes CrN e CrAlN são amplamente utilizados em anéis de pistão, a fim de melhorar seu desempenho em motores de combustão. Esta aplicação extensiva é corroborada pela sua boa resistência à oxidação, elevada dureza, inércia química e resistência ao desgaste. A combinação de todas essas propriedades é altamente atrativa para aplicações nas indústrias de ferramentas, automotiva, aeroespacial e decorativa. Hoje em dia, a melhoria das propriedades mecânicas e térmicas de revestimentos de CrN crescidos monoliticamente pode ser alcançada por meio de solução solida com diferentes elementos, como o Al.Os métodos de PVD para a deposição de mono- e multicamadas de Cr-Al-N permitem gerar uma variedade de microestruturas significativas para o desempenho mecânico e tribológico de sistemas de revestimento. Em especial, perfis composicionais químicos, distribuição granulométrica, arquitetura do revestimento, tensões residuais/térmicas e a textura cristalográfica permitem otimizar as propriedades mecânicas e o desempenho tribológico dos revestimentos à base de Cr-Al-N.O objetivo deste projeto é, portanto, contribuir para o entendimento de como parâmetros específicos de deposição por DC-MS e HiPIMS determinam microestruturas selecionadas e propriedades mecânicas com especial interesse no desempenho/resposta tribológica de revestimentos à base de Cr-Al-N. As mono- e multicamadas à base de Cr-Al-N obtidas pelos métodos DC-MS e HiPIMS serão depositadas em substratos de aço inoxidável e comparadas. Os aços inoxidáveis são escolhidos devido à sua diversidade de aplicações, como matrizes, motores e ferramentas de corte.As microestruturas produzidas por rotas distintas de PVD serão caracterizadas utilizando ferramentas avançadas, como GDOES, TKD, EBSD, STEM, tomografia FIB-SEM-EBSD e difração de raios-X (DRX) com luz sincrotron. Para avaliar as propriedades mecânicas e tribológicas, análises de tensão serão realizadas usando DRX e ensaios de desgaste e atrito com a configuração de esfera sobre disco serão conduzidos em temperatura ambiente e elevadas temperaturas, bem como em ambientes erosivos-corrosivos.