SINTERIZAÇÃO E EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL DE ALUMINETOS DE TITÂNIO

Abstract

Os aluminetos de titânio (TiAl) são materiais de grande relevância na indústria devido à sua alta resistência específica, ou em aplicações onde é necessário operar em temperaturas elevadas (acima de 600°C), onde as ligas convencionais de titânio e outros materiais não podem ser empregados. No entanto, apesar das características singulares deste material, há ainda muitos desafios em relação ao custo para produção e processamento destes, fazendo com que técnicas Near Net Shape, como a Metalurgia do Pó, sejam muito adequadas na maioria dos casos. Contudo, devido a diversos fatores, como o efeito de Kirkendall e a formação de alguns intermetálicos intermediários, a consolidação destes materiais pode tornar-se muito complexa. Deste modo, este trabalho avaliou diversas estratégias para a sinterização, tendo como base uma composição de referência Ti-45Al (% atômica). A partir desta condição, muitas alterações foram estudadas, tais como: alterações no material, nas condições de sinterização, pressão de compactação e, em alguns casos, aplicou-se um processo de Fusão Superficial a Laser (FSL). No âmbito de alterações composicionais e de material, foram testadas: adições de elementos ternários (2% Co e Ni), mudança do tipo de pó e redução do teor de Al. Já para as condições de sinterização, foram variadas as temperaturas (1100 - 1400°C) e a atmosfera de sinterização (argônio e vácuo). O tempo de sinterização foi mantido constante (2 h) e as cargas de compactação utilizadas variaram entre 97 e 780 MPa. No processo de FSL foram utilizadas densidades de energia entre 190 e 380 J/mm³. As amostras foram preparadas pelo método de compactação uniaxial a frio, e, posteriormente, avaliados por Microscopia Óptica e Eletrônica, Calorimetria Diferencial de Varredura (CDV), Dilatometria, Difração de Raio-X (DRX) e medição de densidade. Apesar dos valores de densidades inferiores aos obtidos em rotas mais bem consolidadas para densificação total (e.g., sinterização a plasma ou compactação isostática a quente), foi possível observar um aumento entre 5 e 39% nos valores de densidade em relação à condição de referência, atingindo níveis de densidade acima de 80% da densidade teórica para a sinterização com atmosfera de argônio e acima de 90%, utilizando o vácuo. Além disso, observou-se alterações microestruturais importantes com a presença de estruturas Lamelares, quase Lamelar e Duplex. No que diz respeito à aplicação do processo de FSL, foi possível estabelecer camadas com alto nível de densificação, microestrutura refinada e maior dureza.