Estudo de fenômenos de superfície associados a filmes tribológicos

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)