Laboratório de Materiais – LabMat

Metalurgia do pó

Tradicionalmente, o processo de metalurgia do pó é desenvolvido em quatro etapas básicas, que são: produção dos pós, mistura de pós e aditivos, moldagem e sinterização, sendo que a microestrutura obtida do material depende de todas estas etapas. Na etapa de moldagem é estabelecida a geometria do componente quando da produção de peças. Na etapa de sinterização estabelece-se a microestrutura e, consequentemente, as propriedades. Estas, além de dependerem da composição da liga dependem dos parâmetros de processamento como: tipo e tamanho do pó utilizado, parâmetros de moldagem, temperatura e tempo de sinterização e atmosfera utilizada.

Como a área de metalurgia do pó apresenta uma grande versatilidade no que se refere às técnicas de conformação dos pós (compactação, injeção, extrusão, entre outras) e a matéria prima disponível em termos de características dos pós (tamanho, distribuição de tamanho de partícula, formato de partícula) a aplicação de materiais  sinterizados é ampla tendo como exemplos as áreas de tribologia, estrutural, filtros, catalizadores, acústica e vibração, entre outras. Neste contexto as linhas de trabalho do LabMat em materiais sinterizados são:

• Materiais sinterizados autolubrificantes a seco para aplicações tribológicas;
• Produção de materiais especiais pela dissociação de precursores;
• Materiais sinterizados porosos para aplicação em absorção acústica e vibração;
• Materiais para gerenciamento térmico de sistemas;
• Desenvolvimento de ligas e compósitos;
• Técnicas de moldagem, compactação, injeção, dupla compactação, co-injeção;

 

Processamentos a plasma

As pesquisas envolvendo a tecnologia de plasma apresentam especial destaque no desenvolvimento e aprimoramento das propriedades dos materiais empregados em componentes mecânicos, principalmente no que se refere ao seu uso nas técnicas de processamento por metalurgia do pó e nos materiais sinterizados. A utilização de descargas elétricas em regime anormal em atmosfera controlada no processamento de materiais tem demonstrado a viabilidade do emprego desta forma de plasma de baixo grau de ionização na obtenção e no beneficiamento de componentes metálicos para aplicação em tribologia e resistência a corrosão. As linhas de pesquisa nesta área são:

• Tratamentos termoquímicos: nitretação, cementação, boretação.
• Filmes finos: DLC (diamond like carbono)
• Filmes e camadas de alta resistência ao desgaste: carbonitretos metálicos;
• Enriquecimento superficial com elementos de liga (Mo, Ni, Cr, Ti, Si, etc)
• Limpeza de superfície e extração de ligantes;
• Sinterização por plasma;
• Projeto e construção de equipamentos.

 

Tribologia

O LabMat pauta sua atuação pela compreensão e o controle de propriedades físico-químicos e mecânicas bem como da topografia das superfícies com consequente abordagem pluri- multidisciplinar dos fenômenos tribológicos. Desta forma, no Laboratório, o desenvolvimento de materiais tribológicos volumétricos, revestimentos/modificações superficiais, lubrificantes e aditivos, bem como o controle da topografia de superfície, caracteriza-se pela a interação entre pessoas/grupos com diferentes formações: tribologistas, cientistas e engenheiros de materiais, engenheiros mecânicos, físicos, químicos, dentistas, etc.

A lubrificação sólida total ou parcial e os lubrificantes sólidos têm despertado grande interesse da comunidade científica e industrial.Neste contexto, as principais linhas de atuação incluem:

• Caracterização superficial (análise topográfica 3D, Micro Raman, GDOES, EDX, etc.)
• Comportamento tribológico de materiais sinterizados.
• Comportamento tribológico de revestimentos multifuncionais.
• Durabilidade superficial de lubrificantes sólidos
• Nano fluídos contendo nano partículas 2D: aspectos tribológicos
• Tribologia aplicada à Ortodontia
• Emulação tribológica de componentes mecânicos (incluindo o desenvolvimento de emuladores)

 

Corrosão

O fenômeno da corrosão é um desafio natural, que surgiu com o uso dos  materiais, principalmente os metálicos e que se amplia a medida que novos e sofisticados empregos para estes  materiais são imaginados e desenvolvidos . Numa visão universal  a corrosão pode ser definida como a deteriorização de um material, via de regra, um metal, pela ação química ou eletroquímica do meio ao qual está submetido, podendo ainda estar associada, ou não, a esforços mecânicos. Como conseqüência desta deteriorização o material perde suas propriedades originais, em função de transformações indesejáveis de ordem química ou estrutural, tornado-se então inapropriado para o uso ao qual se destinava. O fenomeno  da corrosão é freqüente e ocorre nas mais diferentes áreas de atividade, tais como na indústria química, petrolífera, petroquímica, naval, construção civil, nos diferentes meios de transporte, automobilístico, naval, aéreo, nos meios de comunicação, na medicina corporal e bucal, bem como em obras de arte, monumentos e escultura. (Vicente Gentil)

No LabMat pode-se citar a linha de pesquisa na área de corrosão:

• Avaliar a capacidade de resistência à corrosão de materiais com superfícies modificadas por processos a plasma, tais como nitretação e DLC, “Diamond Like Carbon”.

 

Compósitos Poliméricos

Esta linha de pesquisa está voltada à fabricação e caracterização de compósitos constituídos por matriz polimérica contendo fase dispersa de material orgânico ou inorgânico. Atua-se no desenvolvimento continuado de metodologia para a fabricação de compósitos poliméricos com propriedades funcionais de maneira a permitir a utilização em aplicações específicas, tais como, em blindagem eletromagnética, revestimentos contra a corrosão de metais, sensores mecânicos, químicos e biológicos, bem como, em componentes para trocadores de calor, gerenciamento térmico e estruturais.

As atividades do LABMAT estão voltadas também ao desenvolvimento de metodologias para caracterizar materiais poliméricos e compósitos poliméricos para determinação experimental de comportamento e características de componentes.

Pode-se citar as sub-áreas:

• Polímeros Intrinsecamente Condutores
• Compósitos Poliméricos Reforçados com Fibras/Cargas Particuladas
• Compósitos Poliméricos Condutores

 

Síntese e caracterização de nanopartículas

As propriedades das substâncias dependem das suas composições e fases cristalinas; mas na dimensão nanométrica novas propriedades são evidenciadas as quais passam a depender do tamanho e forma das partículas. Por isso um material nanoestruturado vai apresentar propriedades diferentes em função do método e do protocolo com que foram sintetizados.

Neste sentido foram desenvolvidos alguns projetos ainda em andamento, que envolvem a síntese e caracterização de:

• NP de MoS₂ pelo método hidrotérmico e o seu uso como aditivo lubrificante.
• Nano e sub-micro esferas de carbono amorfo pela carbonização de sacarose e glicose pelo método hidrotérmico.
• Estruturas sub-micro e micrométricas do tipo “core-shell’ (com o níquel no núcleo) para uso seja em catalise, seja em aços sinterizados, visando lubrificação sólida.
• NP de Fe_xNi_1-x por precipitação aquosa ultra-rápida, com interesse acadêmico.
• Ferros fluídos de grande estabilidade a base de NP de magnetita, com aplicações diversas.
• NP de sulfetos de níquel pelos métodos sem solvente, refluxo-poliol, e MW, com interesse acadêmico.
• NP de sulfetos de níquel com substituintes de manganês e paládio, com interesse acadêmico.