dc.creator |
GLÓRIA, Raphael Felca |
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dc.date.issued |
2021-02-25 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2372 |
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dc.description.abstract |
The advancement of technology has been the main reason for the production of new structural
materials combining excellent mechanical properties, low manufacturing cost and
applications in diverse environments. Among the most advanced materials, nickel-based
superalloys are the most prominent in applications involving high temperatures. For these
applications, an appropriate balance of properties is required, such as high mechanical
strength, high creep resistance, high fatigue resistance, high thermal conductivity, low
thermal expansion anisotropy and high oxidation resistance. Among these alloys are MarM246 and Mar-M247, which have Al and Cr in their composition, responsible for the
formation of Al2O3 and Cr2O3 oxide scale, useful of increasing resistance to oxidation and
corrosion at high temperatures. However, the use of these superalloys for a long period of
time can cause the fragmentation of these oxide scales or the evaporation of the Cr2O3,
interfering with the integrality of the material. One way to increase the useful life of these
alloys is to coating them with scales that are highly resistant to oxidation without interfering
with the properties of the substrate. The Halide Activated Pack Cementation (HAPC) process
is a very versatile, low-cost method used to coating many materials, regardless of their
geometry. In view of this scenario, the objective of this work was to study the deposition of
aluminum, one of the most used in the protection against oxidation and corrosion, for the
formation of coatings by the HAPC process on the Mar-M246 nickel superalloy, which until
now has not been reported in the open literature. The aluminization process was carried out
at four different temperatures, using NH4Cl as an activator and a powders mixture containing
pure Al and alumina. A thermodynamic study, with the aid of the HSC Chemistry 6.0
software, contributed to the choice of temperatures and activator, in addition to obtaining an
aluminum deposition mechanism in the formation of the coating phase for the process at
1000°C. The results showed, for all temperatures, coating without cracks, pores or adhesion
failures to the substrate and a layers with Ni2Al3 and/or NiAl3 in chemical composition. The
growth of the coating was evaluated by the growth kinetics in processes from 1 to 16 h,
obtaining the information of a parabolic growth and activation energy of 96.55 kJ.mol-1, for
the process of aluminization via HAPC, where these coatings were characterized by scanning
electron microscopy (SEM). All coatings formed in a period of 9 h, at all temperatures
studied, were characterized by optical microscopy (MO), SEM, dispersive energy
spectroscopy (EDS) and X-ray diffractometry (XRD), showing a layer thickness between 90 to
300 μm. These coated substrates were introduced in an oxidation test at 1000°C for 240
hours, revealing an optimization in the oxidation resistance by the formation of the Al2O3
oxide layer, revealing a reduction in mass gain around 3.4 times for the layers formed in the
HAPC 900 and 1000°C processes. |
pt_BR |
dc.description.sponsorship |
Agência 1 |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Mar-M246 |
pt_BR |
dc.subject |
Termodinâmica |
pt_BR |
dc.subject |
HAPC |
pt_BR |
dc.subject |
Oxidação |
pt_BR |
dc.title |
Estudo do processo de revestimento da superliga Mar-M246 utilizando o método de cementação em caixa ativado por haletos (HAPC) |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-03-29 |
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dc.date.available |
2021-03-28T21:14:49Z |
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dc.date.accessioned |
2021-03-28T21:14:49Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3828630185578675 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
RODRIGUES, Geovani |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9578900283345548 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
CHAIA, Nabil |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4693265094635299 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
O avanço da tecnologia tem sido o principal motivo para a produção de novos materiais
estruturais associando excelentes propriedades mecânicas, baixo custo de fabricação e
aplicações em ambientes diversificados. Entre os materiais mais avançados, as superligas à
base de níquel são as que mais se destacam em aplicações envolvendo altas temperaturas.
Para estas aplicações é necessário um balanço adequado de propriedades como alta resistência
mecânica, alta resistência à fluência, alta resistência à fadiga, alta condutividade térmica,
baixa anisotropia de expansão térmica e alta resistência à oxidação. Entre estas ligas estão as a
Mar-M246 e a Mar-M247, que possuem Al e Cr em sua composição, responsáveis pela
formação de camadas de óxidos Al2O3 e Cr2O3, capazes de aumentarem a resistência à
oxidação e corrosão em altas temperaturas. Porém, o uso destas superligas por um longo
período de tempo pode provocar a fragmentação dessas camadas de óxido ou a evaporação da
camada de Cr2O3 interferindo na integralidade do material. Uma das formas de aumentar a
vida útil destas ligas é revesti-las com camadas de alta resistência à oxidação sem que
interfiram nas propriedades do substrato. O processo de Cementação em Caixa Ativados por
Haletos (HAPC) é um método muito versátil, de baixo custo, utilizado para recobrir diversos
materiais, independente de sua geometria. Diante deste cenário, o objetivo deste trabalho foi
estudar a deposição de alumínio, um dos mais usados na proteção contra oxidação e corrosão,
para formação de camadas de revestimentos pelo processo HAPC sobre a superliga de níquel
Mar-M246, que até o momento não foi relatado na literatura aberta. O processo de
aluminização foi realizado em quatro diferentes temperaturas, utilizando-se NH4Cl, como
ativador, e uma mistura de pós contendo alumínio e alumina. Um estudo termodinâmico, com
auxílio do software HSC Chemistry 6.0, contribuiu nas escolhas das temperaturas e ativador,
além de se obter um mecanismo de deposição do alumínio na formação da fase de
revestimento para o processo a 1000°C. Os resultados mostraram, para todas as temperaturas,
uma camada homogênea sem trincas ou poros e de composição química Ni2Al3 e/ou NiAl3. O
crescimento do revestimento foi avaliado pela cinética de crescimento em processos de 1 a 16
h, obtendo-se a informação de um crescimento parabólico e uma energia de ativação de 96,55
kJ.mol-1, para o processo de aluminização via HAPC, onde estes revestimentos foram
caracterizados via microscopia eletrônica de varredura (MEV). Todos os revestimentos
formados em um período de 9 h, em todas as temperaturas estudadas, foram caracterizados
via microscopia ótica (MO), MEV, espectroscopia por energia dispersiva (EDS) e
difratometria de raios X (DRX), mostrando uma espessura de camada entre 90 a 300 μm.
Estes substratos revestidos foram introduzidos em um ensaio de oxidação a 1000°C por 240
horas, revelando uma otimização na resistência à oxidação pela formação da camada de óxido
Al2O3, revelando uma redução do ganho de massa em torno de 3,4 vezes para as camadas
formadas nos processos HAPC 900 e 1000°C |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IFQ - Instituto de Física e Química |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Materiais para Engenharia |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
GLÓRIA, Raphael Felca. Estudo do processo de revestimento da superliga marm246 utilizando o método de cementação em caixa ativado por haletos (HAPC. 2021. 135 f. Tese (Doutorado em Materiais para Engenharia) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021. |
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