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Type: Dissertação
Title: Estudo das propriedades físicas e mecânica com análise microestrutural da liga níquel-titânio processada por metalurgia do pó
Title in English: Study of physical and mechanical properties with microstructural analysis of nickel-titanium alloy processed by powder metallurgy
Authors: Oliveira Filho, Luiz Gastão de
Advisor: Silva, Marcelo José Gomes da
Co-advisor: Lobo, Cândido Jorge de Sousa
Keywords: Ciência dos materiais;Transformações de fase;Ligas de níquel - Titânio;NiTi alloy;Powder metallurgy;Shape memory;Phase transformations
Issue Date: 2019
Citation: OLIVEIRA FILHO, L. G. Estudo das propriedades físicas e mecânica com análise microestrutural da liga níquel-titânio processada por metalurgia do pó. 2019. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Brazilian Portuguese: A liga Níquel-Titânio (NiTi) pertence ao grupo dos chamados materiais inteligentes, sendo destacada devido as suas excelentes propriedades de memória de forma, superelasticidade, amortecimento e biocompatibilidade. Essa liga aplica-se tanto nas áreas tecnológicas, quanto, principalmente, nas áreas médicas e odontológicas. A característica do efeito de memória de forma, uma das mais importantes, pode ser explicado através das transformações de fases associadas às fases martensítica (B19’) e austenítica (B2), que também possibilita o aparecimento do fenômeno da superelasticidade. Este trabalho propõe uma análise microestrutural e das propriedades físicas e mecânica da liga NiTi processada via metalurgia do pó, combinando temperatura e tempo para produzir um menor volume de fases secundárias e obter a estrutura com predominância da fase martensítica. A sinterização da liga foi combinada através do tempo de 12, 24 e 36 horas a uma temperatura de 932 oC sem a presença da fase líquida. O presente trabalho inclui técnicas de caracterização por Difração de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (EDX), Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDS); a propriedade mecânica por meio da microdureza Vickers; as propriedades físicas através da densidade e porosidade; e, por fim, a técnica metalográfica com o auxílio de Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram a existência das fases austenítica (B2) e martensítica (B19’), principais da liga, e também fase secundária de NiTi 2 e óxido de Ni 2 Ti 4 O, sendo que o tempo de sinterização provocou alterações na estrutura do sinterizado. Foi observado que com o aumento do tempo de sinterização: a porosidade diminui, resultando em uma retração volumétrica e no aumento da densidade; a fase NiTi 2 pode diminuir, resultando na transferência para as fases B2 e B19’; a fase secundária não é eliminada; e não há relação direta com a microdureza, mas sim com as fases presentes na liga, sendo associada a fase B2 com uma maior microdureza e B19’ com uma menor microdureza. Logo, a sinterização por 24 h demonstrou ser a rota mais ideal, pela predominância da fase martensita, podendo resultar em uma liga com as melhores propriedades de efeito de memória de forma.
Abstract: The Nickel-Titanium alloy (NiTi) belongs to the group of so-called intelligent materials, being outstanding due to its excellent shape memory, superelasticity, damping and biocompatibility properties. This alloy applies both in the technological areas and especially, in the medical and dental areas. The characteristic of the shape memory effect, one of the most important, can be explained by the phase transformations associated with the martensitic (B19') and austenitic (B2) phases, which also allow the appearance of the superelastic phenomenon. This work proposes a microstructural analysis and the physical and mechanical properties of NiTi alloy processed through powder metallurgy, combining temperature and time to produce a smaller volume of secondary phases and to obtain the structure with the predominance of the martensitic phase. The sintering of the alloy was combined over the course of 12, 24 and 36 hours at a temperature of 932 °C without the presence of the liquid phase. This work includes techniques of characterization by X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectroscopy (EDX), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS); mechanical property by Vickers microhardness; physical properties analyzed by density and porosity; and, lastly, metallography technique with the aid of Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed the existence of the austenitic (B2) and martensitic (B19') phases of the alloy, as well as the secondary phase of NiTi 2 and Ni 2 Ti 4 O oxide, and the sintering time caused changes in the structure of the sintered ones. It was observed that with increasing sintering time: the porosity decreases, resulting in a volumetric shrinkage and in the density increase; the NiTi 2 phase may decrease, resulting in the transfer to B2 and B19' phases; the secondary phase is not eliminated; and there is no direct relationship with the microhardness, but with the phases present in the alloy, being associated with B2 phase with a higher microhardness and B19' with a lower microhardness. Therefore, the sintering for 24 h has been shown to be the most ideal route, due to the predominance of the martensite phase, which can result in an alloy with the best properties of shape memory effect.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/43812
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