Desenvolvimento de compósitos de matriz ferrosa com partículas de NbC formadas in situ durante a sinterização a partir do sistema Fe-Fe2Nb-C

Abstract

Os compósitos de matriz metálica, especialmente os de base ferrosa, representam uma classe avançada de materiais de engenharia, combinando tenacidade da matriz com a alta dureza e resistência ao desgaste proporcionadas por reforços cerâmicos. Essa combinação é alcançada através da incorporação estratégica desses reforços, resultando em materiais com propriedades mecânicas e tribológicas superiores para diversas aplicações.

Nesse sentido, este trabalho propôs a avaliação de compósitos produzidos por Metalurgia do Pó a partir da mistura de Fe−Fe 2 ​ Nb−C. As amostras foram submetidas à compactação a 700 MPa, com o objetivo de analisar o efeito da formação in situ de carbeto de nióbio (NbC) na densificação, porosidade, e desempenho mecânico e tribológico. Ademais, a pesquisa abordou a comparação entre a adição de pós precursores (Fe 2 ​ Nb−C) e pó de NbC já reagido, e o potencial da moldagem de pós por injeção (MIM) para otimização do processo.

Os resultados mostraram que a porosidade final aumenta em proporção direta aos teores de reforços, e que a etapa de compactação é um fator crítico para a densificação. Os testes de flexão em três pontos indicaram que 5% de NbC melhoraram as propriedades mecânicas, mas teores mais elevados (10% e 15%) levaram a uma deterioração geral, associada ao incremento da porosidade. Contudo, a avaliação de amostras granuladas, simulando o processo MIM, sugeriu que uma melhor distribuição dos reforços pode resultar em propriedades mecânicas superiores. A análise tribológica confirmou que o compósito Fe-NbC demonstrou um potencial significativo para aumentar a resistência ao desgaste. Esses resultados confirmam a viabilidade do reforço in situ e a importância da otimização do processo para obter propriedades aprimoradas nesses compósitos de matriz ferrosa.