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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 8-Jul-2021
metadata.dc.creator: LOAYZA, Cristhian Ricardo Loayza
metadata.dc.contributor.advisor1: BRAGA, Eduardo de Magalhães
Title: Aço inoxidável nanoestruturado produzido via soldagem a arco elétrico.
Other Titles: Structured stainless steel produced via electric arc welding
Citation: LOAYZA, Cristhian Ricardo Loayza. 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:.
metadata.dc.description.resumo: 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.
Abstract: 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.
Keywords: 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
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: ENGENHARIA DE PROCESSOS
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: PROCESSOS INDUSTRIAIS
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.source.uri: Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

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