Obtenção de camadas com alta resistência à oxidação em ligas Nb-Si-B, utilizando o processo “Halide Activated Pack Cementation”

Abstract

Devido à necessidade de obtenção de materiais cada vez mais resistentes à oxidação em altas temperaturas, vários estudos foram e estão sendo realizados em materiais refratários com revestimento via HAPC. Os metais refratários a base de Nb e Mo tem se destacado devido ao fato de que estes sistemas podem formar uma fase ternária (T2) a base de MR-SiB (MR = Metal Refratário) que apresenta alto ponto de fusão, densidade relativamente baixa, boa resistência à oxidação e baixa anisotropia de expansão térmica. Diante desse cenário, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de revestimentos visando a formação de camadas com alta resistência à oxidação em ligas do sistema Nb-Si-B, formadas pelas fases T2 e Nbss. A liga com composição 70Nb20Si10B, foi revestida utilizando o processo Halide Activated Pack Cementation, usando a liga mãe à base de FeCr-Si, em diferentes condições de tempo e temperatura. A faixa de temperatura analisada foi de 1100ºC e 1200ºC devido ao resultado de simulações termodinâmicas que mostraram que essas são as temperaturas que apresentam a melhor taxa de deposição devido à pressão parcial dos haletos formados nesta temperatura. Os tempos avaliados foram de 12, 24 e 36 horas respectivamente. A microestrutura das amostras antes e após o processo de revestimento foi caracterizada por MEV e o mapeamento da camada foi realizado utilizando-se a técnica de EDS. Em todas as amostras avaliadas, houve a formação de camada protetora distribuída de forma homogênea por toda a superfície e com grande quantidade de trincas. A espessura das camadas variou de acordo com o tempo e temperatura, sendo que a menor espessura foi obtida na temperatura de 1100ºC por 12 horas e a maior espessura de camada foi obtida na temperatura de 1200 ºC por 36 horas. As amostras revestidas a 1100ºC por 12 horas e a 1200ºC por 36 horas foram oxidadas a 1200ºC por 62 horas. A amostra se desintegrou após a o teste de oxidação isotérmica mostrando que embora o revestimento tenha apresentado a formação de camadas homogêneas, não houve a promoção do aumento da resistência a oxidação da liga Nb-Si-B revestida pelo fato da alta concentração de trincas existentes na camada, o que acabou por expor o metal base à atmosfera oxidante.