A Metalurgia do Pó Nb2O5

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO NORTE – IFRN

CAMPUS MOSSORÓ

Danilo de Souza Vinícius Gomes de Sousa Duarte

Relatório final de execução do projeto de pesquisa intitulado “Estudo da Influência do Tempo de Sinterização do Nb2O5 no Limite de Resistência à Compressão para Aplicação em Antenas”

Mossoró, 2017

Danilo de Souza Vinícius Gomes de Sousa Duarte

Relatório final de execução do projeto de pesquisa intitulado “Estudo da Influência do Tempo de Sinterização do Nb2O5 no Limite de Resistência à Compressão para Aplicação em Antenas”

Relatório final apresentado para acompanhamento e comprovação das atividades desenvolvidas em projeto de pesquisa aprovado no Edital N° 02/2017 – PIBIC-EM/CNPq.

Prof. Me. Danilo de Souza.

Mossoró, 2017

Este relatório descreve as atividades desenvolvidas pelo aluno Vinícius Gomes de Sousa Duarte no projeto de pesquisa intitulado “Estudo da Influência do Tempo de Sinterização do Nb2O5 no Limite de Resistência à Compressão para Aplicação em Antenas”. O aluno tem feito uma leitura sobre os conteúdos importantes para execução e entendimento do projeto de pesquisa. Foram indicados textos para leitura e foram feitas orientações sobre normas da ABNT para escrita do TCC, como: tipos de citação, referenciação bibliográfica, formatação de texto, etc. Todos os procedimentos experimentais previstos foram executados. Foi utilizada uma matriz de Aço AISI/SAE 4340 temperada para compactação uniaxial do pó de Nb2O5, nas pressões de 125 MPa, 250 MPa e 375 MPa, e posterior sinterização do material, a 900 °C, nos tempos de 8 h, 10 h e 12 h, em um forno tipo mufla. Os corpos de prova confeccionados foram submetidos a medições de suas massas e de suas dimensões. Esses dados foram usados para o cálculo da porosidade total das amostras. Essas amostras foram submetidas ao ensaio de compressão axial e os resultados foram compilados com uso de planilhas eletrônicas. Ao término dos procedimentos experimentais, ocorreu a escrita do TCC do aluno, sob a coordenação e ensino do professo orientador. Dentre os resultados observados, ocorreu um aumento do limite de resistência à compressão com o aumento da pressão de compactação ou com o aumento do tempo de sinterização. Atualmente, o projeto se encontra em fase de leitura pela banca examinadora e a defesa do TCC está marcada para o dia 01/08/2017, no Campus Mossoró.

Palavras-chave: Pentóxido de Nióbio. Sinterização. Limite de Resistência à Compressão.

1. INTRODUÇÃO        4

1. OBJETIVO GERAL        4

1. Objetivos específicos        4

1. LEITURA E LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO        6
2. PROCEDIMENTOS PRÁTICOS        7

1. CONFECÇÃO DA MATRIZ        7
2. CONFECÇÃO DOS CORPOS DE PROVA        8
3. MEDIÇÕES DIMENSIONAIS E MÁSSICAS        12
4. ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL        13

1. ESCRITA DO TCC E PRINCIPAIS RESULTADOS        14
2. DEFESA DO TCC        15

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        16

1. INTRODUÇÃO

O Brasil é um país riquíssimo em termos de reserva de nióbio. Ele detém de 92 % do nióbio do planeta (DNPM, 2014). Mesmo assim, o país exporta 95 % de sua produção, pelo que não detém tecnologia suficiente para dar aplicações para esse material internamente. Assim, nas últimas décadas, algumas pesquisas têm buscado aplicações para esse material no território nacional. Inerentemente, houve a busca pela aplicação em antenas de microfita, como é o caso do Nb2O5 (SOUZA et al., 2017).

Ele consiste em um óxido de aparência branca, que é estável, é insolúvel em água e é inerte (AZEVEDO, 2010). Dentre as propriedades importantes para essa aplicação, estão as propriedades mecânicas, pelo que os substratos das antenas de microfita também poderão suportar cargas mecânicas (NASCIMENTO, 2007).

O Limite de Resistência à Compressão (LRC) é uma propriedade mecânica obtida pelo ensaio de compressão axial. Esse ensaio é normatizado pela ASTM C1424 – 15. Essa propriedade corresponde à máxima tensão que o material frágil suporta quando submetido ao carregamento axial (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2013).

Parte dos trabalhos de pesquisa mais recentes tem modificado o pó de Nb2O5 sintetizando-o, como os de (SOUZA, 2015) e (LIMA, 2015). O processo é chamado tecnologia do pó e consiste basicamente na compactação e posterior aquecimento (sinterização) do material sob algumas condições controladas. Nos trabalhos já executados, ainda não foi estudado o efeito do tempo de sinterização no LRC do Nb2O5.

1. OBJETIVO GERAL

O objetivo geral do trabalho relatado no presente texto é estudar a influência do tempo de sinterização para diversas pressões de compactação na propriedade LRC do Nb2O5 sinterizado.

1. Objetivos específicos

• Confeccionar uma matriz de aço AISI/SAE 4340 (material adquirido no comércio local), pelo processo de usinagem e posterior tratamento térmico de têmpera;

• Confeccionar corpos de prova, através da compactação axial do pó de Nb2O5, granulometria D50 40 µm, nas pressões de 125 MPa, 250 MPa e 375 MPa;
• Sinterizar esses corpos de prova na temperatura de 900 °C, nos tempos de 8 h, 10 h e 12 h;
• Calcular a porosidade total das amostras através da medição de sua massa e da medição das suas dimensões;
• Realizar os ensaios de compressão axial, nas amostras confeccionadas, afim de obter o LRC em cada parâmetro de estudo;
• Compilar os dados das caracterizações feitas e obter a média e o desvio delas para os diferentes parâmetros estudados.

O Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) já foi escrito e está no período de leitura pela banca examinadora e pela bibliotecária do Campus.

1. LEITURA E LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO

No mês de março, ocorreu uma orientação para leitura de textos direcionados ao tema de pesquisa: metalurgia do pó, sinterização, nióbio e seu quadro de reserva mundial, aços e sua classificação, tratamento térmico de têmpera, usinagem, etc. E, foi feita leitura desses textos pelo orientando.

Ocorreu uma inversão das atividades previstas no planejamento. Por isso, uma parte do levantamento bibliográfico já foi elaborada pelo orientando no mês de abril. Nesse texto, ainda não haviam sido feitas as orientações de correção por parte do orientador. Essa inversão ocorreu devido a dois fatos importantes: as férias do professor orientador, que ocorreu no mês de abril; e uma parada para reforma dos laboratórios nos quais as práticas estavam planejadas para ocorrer. Com isso, o aluno não tinha como trabalhar nas atividades práticas e teve que ficar somente nas atividades de leitura, durante o mês de abril.