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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
METAL-PESADO À BASE DE W-Ni PRODUZIDO POR MANUFATURA ADITIVA PBF-LB/M E POR ROTA CONVENCIONAL VIA MP-SFL
Submission Author:
Fabio Miranda , SP
Co-Authors:
Fabio Miranda, Marcelo Otavio dos Santos , Marcello Mergulhão, Daniel Rodrigues, Gilmar Batalha
Presenter: Fabio Miranda
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0005
Abstract
As ligas de tungstênio (W), mais conhecidas como metal-pesado, apresentam microestruturas com duas fases, que consistem em partículas esféricas de W em uma matriz de solução sólida CFC, sendo o níquel (Ni) mais utilizado. Essas ligas têm atraído muita atenção no campo das indústrias, defesa nacional e militar, principalmente na aplicação de blindagem para radiações ionizantes. Neste estudo os corpos de provas da liga de metal-pesado W-30Ni foram fabricadas por manufatura aditiva, pela técnica de fusão a laser em leito de pó (PBF-L) e comparados com a rota convencional da metalurgia do pó, sinterização por fase líquida (MP-SFL). As amostras da liga W-Ni, com alto teor de fase ligante, 30% em massa de Ni, foram preparadas através da mistura dos pós metálicos de W e Ni, por balanço de massa, homogeneizadas por 3 horas por um agitador convencional, compactadas de 50 a 125 MPa, sem aglomerantes poliméricos, e depois sinterizadas em um forno a vácuo, variando a temperatura de sinterização de 1330, 1370 e 1420ºC. Para a técnica PBF-L, foi utilizado um dispositivo vibratório para permitir a escoabilidade da mistura W-30Ni, de baixa esfericidade e escoabilidade, no substrato de um aço AISI 1020 e ao mesmo tempo a compressibilidade da mistura, promovida através de um rolo compactador metálico. Os parâmetros de processo PBF-L variaram com uma potência de 50 a 125W e a velocidade de varredura de 25 a 120 mm/s no equipamento Omnisint-160 com laser Yb (500W) com comprimento de onda 1090 nm. A densidade aparente, microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), porosidade e dureza (HV1,0 - 1kgf) das amostras W-Ni foram comparadas, para melhor caracterização e otimização dos parâmetros de processo. O diagrama de equilíbrio W-Ni foi utilizado neste trabalho para melhor compreensão do surgimento de fases ou precipitados durante o processo de resfriamento. Os resultados mostraram que para as amostras via MP-SFL, as partículas de W não foram bem cercadas pela fase dúctil, com 92% de densificação. Com relação ao PBF-L, devido ao aumento da potência do laser, a reprecipitação do W na solução, contribui para atingir a densidade total durante a sinterização direta, mas boa parte das amostras, com baixa densidade de energia, tiveram falta de fusão em regiões específicas. Contudo, não apresentaram trincas para as diferentes densidades de energia volumétrica e tiveram boa distribuição granulométrica do W. As durezas das amostras PBF-L foram superiores aos das amostras processadas pela técnica MP-SFL.
Keywords
Metal-pesado de tungstênio, manufatura aditiva PBF-L, sinterização por fase líquida, Caracterização, Processamento de materiais
