Efeito da adição de (micro e nano) partículas de carbeto de tungstênio na síntese, oxidação e estabilidade em alta temperatura de revestimentos NiAI

Abstract

Resumo: Dependendo das condições de operação, pode ser necessária a proteção de equipamentos com revestimentos apresente resistência ao desgaste e à oxidação. O intermetálicos NiAl têm sido amplamente utilizados como revestimento para proteger componentes aeronáuticos, marítimos e de geração de energia, principalmente devido à boa estabilidade em alta temperatura, resistência à oxidação e baixa densidade que oferece. Este comportamento está associado à estrutura ordenada do NiAl e à capacidade de formar prontamente uma película protetora contínua e aderente de alumina. Por outro lado, o Carbeto de Tungstênio (WC) é considerado um dos materiais cerâmicos mais eficientes quando combinado com alguma matriz metálica devido à combinação de propriedades como alto módulo elástico, alto ponto de fusão, alta densidade, alta dureza e excelente resistência à corrosão e desgaste. Nesta pesquisa, os revestimentos intermetálicos NiAl in-situ foram processados por Plasma por Arco Transferido (PTA), reforçado com carbetos de tungstênio. Em particular, é investigado o efeito de carbetos nano e micro-dimensionados na síntese de aluminetos de níquel. Os pós de Ni, Al e micro WC-Co ou nano WC foram tratados, misturados e processados. Os revestimentos sem adição de partículas e com micropartículas desenvolveram as fases ?-NiAl e ?-NiFe conforme o esperado. Por outro lado, os revestimentos processados com nanopartículas de WC exibiram diferenças significativas nas fases (desenvolvimento de fases ricas em Ni), microestrutura e microdureza. É mostrado que o tamanho das partículas de reforço e os métodos de processamento têm uma enorme influência na síntese dos intermetálicos PTA Estes resultados podem ajudar a entender os diferentes mecanismos através dos quais micro e nanopartículas agem ao interagir com pós elementares, a fim de formar revestimentos intermetálicos. Palavras-chave: Intermetálicos. Nanopartículas. Plasma por Arco Transferido. NiAl. Carbeto de Tungstênio

Abstract: Operating conditions determine the need for protective coatings exhibiting wear and oxidation resistance. NiAl intermetallic coatings have been extensively used to protect aeronautical, marine and power generation components, mainly because of the good stability in high temperature, resistance to oxidation, and low density that they offer. This behavior is associated with the ordered structure of the NiAl and the ability to readily form a continuous and adherent protective film of alumina. On the other hand, Tungsten Carbide (WC) is considered one of the most efficient ceramic materials when it is combined with some metal matrix due to the combination of properties such as high elastic modulus, high melting point, high density, high hardness and excellent resistance to corrosion and wear. In this research, in-situ NiAl intermetallic coatings were processed by Plasma Transferred Arc (PTA), reinforced with WC. In particular, it is investigated the effect of nano and micro-sized carbides on the synthesis of nickel aluminides. Ni, Al and carbides (WCCo micro and WC nano-size) powders were treated, mixed and processed. The coatings processed without reinforcing particles and with microparticles developed ?- NiAl and ?-NiFe phases as expected. Otherwise, the coatings processed with WC nanoparticles exhibited significant differences in phases (developing Ni rich phases), microstructure and micro hardness. It is shown that the size of the reinforcing particles and the processing parameters have an enormous influence on the synthesis and high temperature behavior of the intermetallics processed through PTA. These results could help to understand the different mechanism through which micro and nanoparticles act when interacting with elementary powders to form intermetallic coatings. Keywords: Intermetallics. Nanoparticles. Plasma Transferred Arc. NiAl. Tungsten Carbide