Superlubricidade no deslizamento de cerâmicos lubrificados com água

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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.authorStrey, Nathan Fantecelle
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-2568-116X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3613706957012460
dc.contributor.referee1Sinatora, Amilton
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5004-4947
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2988437176012972
dc.contributor.referee2Souza, Roberto Martins de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee3Bozzi, Antonio Cesar
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4857-0216
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3017292130810807
dc.contributor.referee4Murray, Henara Lillian Costa
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:40Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:40Z
dc.date.issued2019-11-22
dc.description.abstractSuperlubricity is the state of a tribosystem characterized by extremely low friction coefficients, with μ < 0.01. The superlubricity of ceramic pairs sliding in water has been reported for several similar and dissimilar tribopairs: Si3N4-Si3N4; SiC-SiC, Al2O3-Al2O3, ZrO2-ZrO2, Si3N4-SiC, Si3N4 Al2O3, Al2O3-SiC, ZrO2-SiC, etc. By hypothesis, some requirements must be satisfied for superlubricity in these tribosystems to occur: low enough mean contact pressure, adequate surface finish, a mild wear regime during running-in where tribochemical mechanisms are dominant, and formation of a soft tribofilm adhered to surfaces. These conditions were reevaluated through different approaches: (i) the polishing process parameters were optimized during the preparation of engineering ceramics used in tribological components and a better surface finish was obtained for SiC surfaces when compared to Al2O3 or ZTA ones; (ii) wear maps were developed for several dissimilar ceramics pair sliding in water which showed that the combination of tribologically compatible ceramic counterparts extends the operating conditions range of ceramic sliding bearings and that the mild wear regime is a necessary but not sufficient condition for the occurrence of superlubricity. Finally, (iii) the construction of Stribeck curves for Si3N4-SiC, ZrO2-SiC, Si3N4-Al2O3 and SiO2-SiO2 pairs showed that superlubricity is associated with mixed or hydrodynamic lubrication regime, depending on operating conditions, and that the ratio between the minimum thickness of the hydrodynamic film and the amplitude of the surface roughness peaks (λ ratio) is the parameter that best explains the friction coefficient of these tribosystems.
dc.description.resumoSuperlubricidade é o estado de um tribossistema caracterizado por coeficientes de atrito extremamente baixos, com μ < 0,01. A superlubricidade de pares cerâmicos deslizando em água foi reportada para diversos tribopares, similares e dissimilares: Si3N4-Si3N4; SiC-SiC, Al2O3 Al2O3, ZrO2-ZrO2, Si3N4-SiC, Si3N4-Al2O3, Al2O3-SiC, ZrO2-SiC, etc. Por hipótese, algumas condicionantes devem ser satisfeitas para que superlubricidade nestes tribossistemas ocorra: pressão média de contato baixa o suficiente, acabamento superficial adequado, garantia de um regime de desgaste moderado durante o running-in, onde mecanismos triboquímicos sejam predominantes, e formação de um tribofilme macio e aderente às superfícies. Estas condicionantes foram reavaliadas através de diferentes abordagens: (i) otimizou-se parâmetros do processo de polimento durante preparação de cerâmicos de engenharia utilizados em componentes tribológicos e obteve-se melhor acabamento superficial para discos de SiC em relação a discos de Al2O3 ou ZTA; (ii) construiu-se mapas de desgaste para o deslizamento de cerâmicos dissimilares em ambiente aquoso que mostraram que a combinação de contra-corpos cerâmicos tribologicamente compatíveis estende a faixa de condições de operação de mancais de deslizamento cerâmicos e que o regime de desgaste moderado é uma condição necessária, mas não suficiente, para ocorrência de superlubricidade. Por fim, a construção de curvas de Stribeck para os pares Si3N4-SiC, ZrO2 SiC, Si3N4-Al2O3 e SiO2-SiO2, elucidou que superlubricidade está associada ao regime misto ou hidrodinâmico de lubrificação, dependendo das condições operacionais, e que a razão entre a espessura mínima do filme hidrodinâmico e a amplitude dos picos da rugosidade superficial (razão λ) é o parâmetro que melhor explica o comportamento do coeficiente de atrito destes tribossistemas.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13826
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.subjectSuperlubricidade
dc.subjectCerâmicos de engenharia
dc.subjectLubrificação com água
dc.subjectCurvas de Stribeck
dc.subjectMapas de desgaste
dc.subjectPolimento
dc.subjectSuperlubricity
dc.subjectEngineering ceramics
dc.subjectWater lubrication
dc.subjectStribeck curves
dc.subjectWear maps
dc.subjectPolishing
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleSuperlubricidade no deslizamento de cerâmicos lubrificados com água
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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