Sobre o comportamento em abrasão de cerâmicos e metais duros e sua correlação com a dureza e a tenacidade à fratura

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dc.contributor.advisor1Scandian, Cherlio
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4393-719X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8466752738430250
dc.contributor.authorMagnol, Renan Valter
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000300378663
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8908470772061353
dc.contributor.referee1Sinatora, Amilton
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5004-4947
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2988437176012972
dc.contributor.referee2Mello, José Daniel Biasoli de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8912-2132
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1696467778255755
dc.contributor.referee3Mello, Valdicleide Silva e
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-6413-6650
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4147387781308845
dc.contributor.referee4Strey, Nathan Fantecelle
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-2568-116X
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3613706957012460
dc.date.accessioned2024-05-29T20:55:35Z
dc.date.available2024-05-29T20:55:35Z
dc.date.issued2023-12-19
dc.description.abstractAbrasive wear is responsible for large global economic and energy losses, whereas a group of materials, with high toughness and hardness, known as hard metals, is commonly used in situations where this type of wear is dominant. However, these materials are expensive and their susceptibility to corrosion is widely reported in the literature, moreover, in this work, it was shown that these materials are not only subject to degradation due to corrosion, but also that an active liquid with the surface (corrosive) can facilitate brittle fracture. Ceramic materials, which have already shown relative success in abrasive applications, are more cheap, have high hardness and corrosion resistance, despite lower fracture toughness, when compared to hard metals. Thus, in order to carry out a systematic study of these materials when undergoing abrasive wear, ceramic materials and hard metal samples with different percentages of cobalt were characterized in relation to density, hardness, microstructure and fracture toughness via indentation and also tribologically, through mono and multi-event abrasive tests, with test results being correlated with hardness, toughness and the classic Evans and Wilshaw quantity (H1/2 KC 3/4) used to predict the behavior of ceramic materials under this type of wear. As a result, ceramic materials performed better in mild situations, the opposite occurred with hard metals which, considering their greater susceptibility to corrosion and cost, replacing these materials with ceramics in these situations may be viable. The Vickers indenter scratch tests and the dry sand/rubber wheel tests showed reasonable correlations with the fracture toughness via indentation and with the quantity H1/2 KC 3/4. As for hardness, it did not show any correlation with the volume of material removed in any of the tests studied. High data dispersion was observed, therefore, behavior predictions for materials with similar mechanical properties become difficult to make.
dc.description.resumoO desgaste abrasivo é responsável por grandes perdas econômicas e energéticas globais, sendo que, um grupo de materiais, de alta tenacidade e dureza, conhecido como metais duros é comumente empregado para em situações onde esse tipo de desgaste é dominante. Contudo, esses materiais são de elevado custo e sua susceptibilidade à corrosão é vastamente reportada na literatura, inclusive, neste trabalho, foi mostrado que esses materiais não só estão sujeitos à degradação originária da corrosão, mas também, que um líquido ativo com a superfície (corrosivo) pode facilitar a fratura frágil. Já os materiais cerâmicos, o quais já apresentaram relativo sucesso em aplicações abrasivas, têm menor custo, possuem alta dureza e resistência à corrosão, apesar de tenacidade à fratura menor, quando comparados aos metais duros. Dessa forma, a fim de realizar um estudo sistemático desses materiais quando em desgaste abrasivo, materiais cerâmicos e amostras de metal duro com diferentes percentuais de cobalto foram caracterizados em relação à densidade, dureza, microestrutura e tenacidade à fratura via indentação e, também, tribologicamente, por meio de ensaios de mono e multieventos abrasivos, sendo os resultados dos ensaios correlacionados com a dureza, tenacidade e a quantidade clássica de Evans e Wilshaw (H1/2 KC 3/4) utilizada para prever o comportamento de materiais cerâmicos sob o tipo de desgaste em questão. Como resultado, os materiais cerâmicos apresentaram melhor desempenho em situações de moderada severidade, o oposto ocorreu com os metais duros que, considerando sua maior susceptibilidade à corrosão e custo, a substituição desses materiais por cerâmicos nessas situações pode ser viável. Os ensaios de riscamento com indentador Vickers e os ensaios tipo roda de borracha apresentaram correlações razoáveis com a tenacidade à fratura via indentação e com a quantidade H1/2 KC 3/4. Já quanto a dureza, esta não apresentou qualquer correlação com volume de matéria removida em nenhum dos ensaios aqui estudados. Alta dispersão dos dados foi observada, sendo assim, previsões de comportamento para materiais com propriedades mecânicas próximas se tornam difíceis de serem realizadas.
dc.description.sponsorshipCAPES
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12645
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectCerâmicos de engenharia
dc.subjectmetal duro
dc.subjectdesgaste abrasivo
dc.subjectensaio roda de borracha horizontal a seco
dc.subjectensaio de riscamento
dc.subjectmúltiplas indentações
dc.subjecttenacidade à fratura via indentação
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleSobre o comportamento em abrasão de cerâmicos e metais duros e sua correlação com a dureza e a tenacidade à fratura
dc.typedoctoralThesis
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