Met Pó - Resumo - P1

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Define-se por metalurgia do pó a técnica metalúrgica que transforma pó de metais ou ligas 
em peças consistentes sem recorrer a fusão do material;
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Associa-se a sinterização operações secundárias como melhorar a precisão dimensional, 
acabamento superficial, resistência mecânica e diminuir a porosidade;
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Ausência de fase líquida;-
Obtenção de peças em grandes séries e com formas complexas;-
Máximo aproveitamento de matéria-prima;-
Menores temperaturas de processamento, molde com forma desejada (pouca tolerância de 
desvio);
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Bom acabamento superficial;-
Controle de composição química;-
Controle microestrutural;-
Distribuição homogênea com porosidade controlada;-
Possibilita a combinação de metais com não-metais.-
CARACTERÍSTICAS, VANTAGENS E APLICAÇÕES
As matrizes e componentes de compactação são de alto custo quando se tem formas 
complexas, sendo viável quando o custo final ou a quantidade de peças justifica o uso;
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As peças não podem ter dimensões grandes;-
LIMITAÇÕES
Os pós são formados por reações na fase líquida, sólida ou gasosa;-
O mais comum é a redução de óxidos metálicos por um agente redutor, sendo 
usado para pós de Fe, Cu, W ou Mo;
PROCESSO: o óxido é magneticamente separado e moído, sendo misturado 
com as espécies redutoras, aquecendo-se a mistura. A redução acontece pela 
reação com o monóxido de carbono vindo dos aditivos (grafite e cal). 
Quando o processo é feito em baixas temperaturas temos a mínima ligação por 
difusão o que é positivo, porém o tempo de reação é aumentado 
significativamente. No final, o pó apresenta forma angular e baixa densidade 
de empacotamento, precisando em alguns casos ser moída para formar o pó.
Metais refratários podem ser obtidos através das altas temperaturas e são 
obtidos na forma poligonal e deve ser moído para quebrar as ligações de 
sinterização, nesse caso, o tratamento térmico melhora as propriedades do pó.
Neste processo, a cinética da reação é muito importante, porque conforme a 
reação acontece, o gás deve continuar sendo capaz de penetrar na partícula 
para reduzi-la por completo. Se o gás não tiver energia o suficiente, haverá 
apenas a redução superficial.
Enquanto o aumento de temperatura gera um cinética maior, há o risco de 
gerar sinterização do composto invés da redução.
Decomposição de um sólido a partir de um gás:-
É uma combinação de deposição à vapor e condensação.
Processo Carbonila: inicia-se com a reação do metal com o monóxido de 
carbono, formando a molécula de carbonila. Resfriando-se a 43°C a molécula 
chega ao estado líquido, sendo submetida a destilação fracionada para 
purificar. Seguindo-se pela reaquecimento em presença do catalisador para 
decompor no pó do metal.
Gera partículas de forma irregular de cadeia ou arredondada.
Aplicando-se para pós de ferro e níquel.
Decomposição térmica:-
Borrifa-se uma solução numa atmosfera aquecida, sendo a pirólise 
(aquecimento rápido) o responsável por remover o solvendo, deixando apenas 
as partículas não dissolvidas como precipitados. A formulação e condições de 
aquecimento são responsáveis por controlar o tamanho e forma do pó final.
Pirólise por spray térmica:-
Aquece-se lentamente uma solução que precipita um óxido, tendem a ser 
muito uniformes em tamanho e formas.
Síntese sol-gel:-
Aquecimento em microondas aumentam significativamente as taxas de 
reação, onde aditivos controlam a reação de precipitação.
Metais refratários podem ser produzidos por precipitação do líquido.
Precipitação hidrotérmica de pó a partir de solução:-
Precipitação de reação no estado gasoso.-
Reações químicas:•
FABRICAÇÃO DE PÓS METÁLICOS
Consiste na fusão e desintegração de um metal fundido em gotas que são resfriadas em 
partículas, podendo ser a gás ou em líquido;
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Como gases de atomização temos: ar, N2, He ou Ar;
A técnica consiste em forçar o metal (no estado líquido) a passar por um pequeno 
orifício e desintegrar-se mediante um jato de ar comprimido, o que promove a 
solidificação do metal em partículas finamente divididas;
O material líquido é desintegrado por uma rápida expansão do gás ao sair do bocal 
como spray;
Para baixas temperaturas os atomizadores são baseados nos modelos horizontais;
Para altas temperaturas tem-se o modelo vertical com uma câmara fechada com gás 
inerte;
Na atomização a fusão é por indução, sendo um superaquecimento acima da 
temperatura liquidus;
A câmara deve ser projetada para que as partículas solidifiquem antes de encontrar as 
paredes do recipiente, quando usamos gás inerte as ligas formadas são alta pureza e 
geralmente com forma esférica e com ampla distribuição de tamanho.
A redução de tamanho de partícula depende da viscosidade, temperatura de 
superaquecimento e forças de aceleração;
Alta energia de pressão do gás + baixa viscosidade = partículas menores;
O tamanho de partícula é inversamente proporcional a velocidade do gás. Altas 
pressões geram partículas menores que solidificam muito rápido, o que leva a 
partículas amorfas porque não se teve tempo de cristalizar o material;
Atomização a gás:-
É comum também, usar líquido para desintegrar a corrente de metal fundido, processo 
similar a atomização a gás, exceto que as partículas são resfriadas rapidamente;
São mais comumente usados óleos e água, e indica-se o processo para metais de baixa 
reatividade e que fundem abaixo de 1600°C;
As partículas podem ser gradas por crateras, espirros, decapagem e estouramento, 
sendo o último o que resulta os menores tamanhos de partículas;
A solidificação rápida gera pós irregulares e ásperos, e por usar basicamente água é 
um processamento de baixo custo.
Atomização em líquido:-
ATOMIZAÇÃO:
Pós elementares podem ser depositados sobre um cátodo numa célula 
eletrolítica sob certas condições, onde o metal é dissolvida no anodo e 
depositada no catodo que é removido, lavado, seco, moído e recozido para 
remover deformações;
→
Depósito esponjoso de pequena aderência, que pode ser 
mecanicamente desintegrado em partículas finas;
>
Depósito de uma camada densa, que pode ser moída.>
Tendo dois métodos:→
Sendo altamente puro, porém com alto custo associado a eliminação de 
resíduos e não representa um grande volume de pós fabricados.
→
Técnicas de fabricação eletrolíticas:-
MODELO DE FABRICAÇÃO DOS PÓS
É uma técnica de processamento de pós no estado sólido;-
As partículas são repetidamente achatadas, fraturadas e ressoldadas, ocorrendo forte 
deformação que é resultado de vários defeitos cristalinos;
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Esses defeitos contribuem para difusão de soluto na matriz, a distância pra difusão diminui 
na microestrutura refinada e conforme a temperatura vai aumentando durante a moagem há 
também, o aumento da difusão. Fomando-se assim verdadeiras ligas.
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Ligas de difícil solidificação convencional;→
Modificações microestruturais para melhores propriedades;→
Forma ligas metaestáveis.→
Aplicações: -
MOAGEM DE ALTA ENERGIA
Diferem em capacidade, eficiência de moagem e adaptações adicionais;-
Para pequena escala: spex, planetária, vibratório e especialmente desenvolvidos;-
Para larga escala: attritors ou large tumbler balls mills;-
O tempo de moagem diminui com o aumento da energia do moinho!-
Recipiente de moagem é uma variável importante porque haverá o desgastes dele e 
para que haja a menor contaminação possível ele deve ter a mesma composição 
química que o pó.
Velocidade de moagem gera maior difusão quanto maior for a velocidade de 
moagem porque há um aumento na temperatura, além de resultar em decomposições 
de soluções supersaturadas ou metaestáveis. Pode também aumentar o tamanho de 
grão e diminuir a deformação interna pela melhor recristalização dinâmica.
Tempo de moagem.
Meios de moagem são as bolas que estão nos moinhos e devem ter uma densidade 
alta o suficiente para que criem força de impacto suficiente para moer o pó, eassim 
como o recipiente, deve ter a mesma composição química do pó. Bolas maiores 
geram alta energia de impacto, porém para ligas que precisam de um meio mais 
suave por serem ligas meaestáveis ou fases amorfas é necessário que sejam menores. 
Quando se misturam os tamanhos, minimiza-se a quantidade de soldagem a frio, 
produz forças de cisalhamento e diminuem a quantidade de metal cobrindo a 
superfície
Variáveis do processo:-
MOINHOS: Razão bola/massa: quanto maior, maior a proporção em peso de bolas, sendo maior o 
número de colisões, o que indica uma maior energia transferida para o pó.
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Preenchimento do recipiente: a elaboração da liga depende do impacto das bolas com o pó, 
então o recipiente deve ter espaço o suficiente para que as bolas se movam e colidam com o 
pó, geralmente, a taxa de preenchimento é de 50%.
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Atmosfera de moagem: a atmosfera age na contaminação do pó, sendo assim, quanto mais 
inerte (Argônio ou Hélio) mais puro resulta a liga, porém, quando a liga tem contato com ar 
reativo a liga terá essa contaminação. Então, uma atmosfera de nitrogênio gera nitretos, uma 
atmosfera de hidrogênio gera hidretos e assim por diante.
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Agentes controladores de processo (PCAs): são usados no processamento de pós dúcteis;-
Temperatura de moagem: é diretamente ligada a difusão do material.-
Pós metálicos variam entre 0,1 e 400 μm;-
A amostragem deve ser representativa do pó;-
Aglomerados são partículas ligadas por forças fracas que são vencidas por pequenas tensões, 
enquanto agregados são ligados por fortes ligações químicas e cementação.
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CARACTERIZAÇÃO DO PÓ
Pós comercialmente puros, sendo menor que o tamanho das bolas (1 a 200 μm);-
Categorias: metais puros, ligas, pós pré-ligados, componentes refratários;-
Materiais endurecidos por dispersão (ODS) normalmente contêm carbetos, nitretos e 
óxidos;
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As misturas de materiais pode ser dúctil-dúctil, dúctil-frágil e frágil-frágil;-
MATÉRIAS-PRIMAS:
Resumo - Metalurgia do Pó
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