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Abstract:
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Os carbonitretos de alta entropia (High Entropy Carbonitrides - HECNs) constituem
uma classe emergente de materiais cerâmicos avançados, caracterizados pela presença de
múltiplos elementos principais em proporções equiatômicas ou próximas de equiatômica. Esses
materiais apresentam elevado potencial para aplicações sujeitas a condições severas de
desgaste devido à combinação de elevada dureza, estabilidade química e resistência mecânica.
Entretanto, apesar do crescente interesse científico sobre os HECNs, o comportamento
tribológico desses materiais ainda permanece relativamente pouco explorado, sobretudo em
materiais consolidados (bulk) obtidos por moagem mecanoquímica e sinterização.
Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo desenvolver uma metodologia
para avaliar o comportamento tribológico dos carbonitretos de alta entropia. O HECN
escolhidos para o desenvolvimento contêm titânio (Ti), zircônio (Zr), háfnio (Hf), vanádio (V),
nióbio (Nb) e tântalo (Ta) como elementos aniônicos e carbono (C) e nitrogênio (N) como
elementos catiônicos, a liga cerâmica foi sintetizada por moagem mecanoquímica e
consolidada por Spark Plasma Sintering (SPS). Os ensaios tribológicos foram realizados em
temperatura ambiente utilizando configuração esfera sobre plano (ball-on-flat) com movimento
recíproco (reciprocating), empregando três diferentes contracorpos: nitreto de silício (Si₃N₄),
carbeto de tungstênio (WC) e aço AISI 52100. Os testes foram conduzidos sob carga normal
de 5 N, frequência de 2 Hz, amplitude de trilha de 10 mm e distância total de deslizamento de
72 m. Além da avaliação tribológica, foram realizadas análises de dureza, microscopia óptica
(MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e interferometria óptica, com o objetivo de
correlacionar as características superficiais e microestruturais do material com o
comportamento ao desgaste observado.
O HECN consolidado obteve excelente dureza (1475 ± 24 HV e 1519 ± 67 HV) e tenacidade 15,41±3,43 ������⋅ ��1/2. O comportamento tribológico dependeu fortemente do
contracorpo: contra Si₃N₄, houve alto atrito (COF > 0,75) e desgaste abrasivo; contra WC, o
atrito foi estável (COF ~ 0,52) com formação de tribocamada protetora; e contra aço AISI
52100, atrito médio (0,52) sob severo desgaste adesivo e transferência metálica. Os dados
validam o alto potencial do HECN para aplicações sob desgaste extremo. |
