Aço inoxidável nanoestruturado produzido via soldagem a arco elétrico.
Manufacturing methods of nanostructured stainless-steel composites (NSSC) have not yet been developed with industrial applicability. To overcome this shortage, the possibility of incorporating nanoparticles by electric arc welding was investigated, using a tubular rod filled with nanostructured flux...
| Autor principal: | LOAYZA, Cristhian Ricardo |
|---|---|
| Grau: | Tese |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2022
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/13872 |
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ir-2011-138722025-02-25T18:39:50Z Aço inoxidável nanoestruturado produzido via soldagem a arco elétrico. Structured stainless steel produced via electric arc welding LOAYZA, Cristhian Ricardo BRAGA, Eduardo de Magalhães http://lattes.cnpq.br/4783553888547500 Aço inoxidável nanotubos de carbono Compósitos DRX difração de raio X MES - microscopia eletrônica EBSD - Difração de eletrons retroespalhados Stainless-steel carbon nanotubes composites XRD - X-Ray diffraction SEM - Electronic microscopy EBSD - Electron backscatter diffraction CNPQ::ENGENHARIAS MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS Manufacturing methods of nanostructured stainless-steel composites (NSSC) have not yet been developed with industrial applicability. To overcome this shortage, the possibility of incorporating nanoparticles by electric arc welding was investigated, using a tubular rod filled with nanostructured flux composed of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and 304L stainless steel particles. This flux was manufactured by two different methods: mechanical alloying (MA) and chemical treatment (CT) with hydrogen peroxide. The second showed more promising results using control of kinetic parameters of time and temperature, obtaining a lower degree of amorphous carbon, impurities, and crystalline defects, increasing their crystallinity and interaction of the nanotubes with the metallic matrix. MWCNT incorporation decreased the grain size by 64% when compared to the stainless-steel coating, possessing an austenitic matrix with carbide precipitation in the interdendritic spaces and grain boundaries. The microhardness increased 45% and the rate of erosion by vibratory cavitation decreased 64%, in relation to the AISI 304L coating. Additionally, XRD analyses showed a reduction of the γ{200} phase and a growth of γ{111} after the cavitation process. The method of manufacture of the nanocomposites proved to be economically viable and with the possibility of immediate application on a large scale. Métodos de fabricação de compósitos de aço inoxidável nanoestruturados (CAIN) ainda não foram desenvolvidos com aplicabilidade industrial. Para corrigir tal carência, investigou-se a possibilidade de incorporar nanopartículas por soldagem a arco elétrico, usando uma vareta tubular preenchida com fluxo nanoestruturado composto de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e partículas de aço inoxidável 304L. Este fluxo foi fabricado por dois métodos diferentes: síntese mecânica (SM) e tratamento químico (TQ) com peróxido de hidrogênio. O segundo mostrou resultados mais promissores usando controle dos parâmetros cinéticos de tempo e temperatura, obtendo um menor grau de carbono amorfo, impurezas e defeitos, incrementando por sua vez a cristalinidade e interação dos nanotubos com a matriz metálica. A adição de NTCPM diminuiu em 64% o tamanho do grão, quando comparado com o revestimento de aço inoxidável, possuindo uma matriz austenítica com precipitação de carbonetos nos espaços interdendríticos e contornos do grão. A microdureza incrementou 45% e a taxa de erosão por cavitação vibratória decresceu 64%, em relação ao revestimento de AISI 304L. Adicionalmente, as análises por raios X mostraram uma redução da fase γ(200) e um crescimento da γ(111), após o processo de cavitação. O método de fabricação dos nanocompósitos se mostrou viável economicamente e com possibilidade de imediata aplicação a grande escala. 2022-01-26T13:29:27Z 2022-01-26T13:29:27Z 2021-07-08 Tese LOAYZA, Cristhian Ricardo. Aço inoxidável nanoestruturado produzido via soldagem a arco elétrico. Orientador: Eduardo de Magalhães Braga. 2021. 268 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2021. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/13872. Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/13872 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia 1 CD-ROM Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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Manufacturing methods of nanostructured stainless-steel composites (NSSC) have not yet been developed with industrial applicability. To overcome this shortage, the possibility of incorporating nanoparticles by electric arc welding was investigated, using a tubular rod filled with nanostructured flux composed of multi-walled carbon nanotubes
(MWCNT) and 304L stainless steel particles. This flux was manufactured by two different methods: mechanical alloying (MA) and chemical treatment (CT) with hydrogen peroxide. The second showed more promising results using control of kinetic parameters of time and
temperature, obtaining a lower degree of amorphous carbon, impurities, and crystalline defects, increasing their crystallinity and interaction of the nanotubes with the metallic matrix. MWCNT incorporation decreased the grain size by 64% when compared to the stainless-steel coating, possessing an austenitic matrix with carbide precipitation in the interdendritic spaces and grain boundaries. The microhardness increased 45% and the rate of erosion by vibratory cavitation decreased 64%, in relation to the AISI 304L coating. Additionally, XRD analyses showed a reduction of the γ{200} phase and a growth of γ{111} after the cavitation process. The method of manufacture of the nanocomposites proved to be
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