Mechanosíntese

A mecanossintese é uma técnica de processamento de pós no estado solido envolvendo solda a frio e fratura de partículas de pó em moinho de alta energia. Sendo processados dois ou mais elementos misturados em um moinho, dependendo dos parâmetros podendo ter dispersão fina, amorfização do material.

Este processo é executado em temperatura ambientes, em reações de estado solido bem controladas, poucas contaminações e melhores propriedades mecânicas. Sendo o mecanismo de formação de ligas por meio de repetidas etapas de deformações plásticas ate a fratura por fadiga.

Estes materiais têm excelente combinação de propriedades mecânicas, térmicas, química, magnéticas aplicados nas indústrias automobilísticas, nuclear e aeroespacial, produzindo componentes com elevada resistência mecânica, dureza, tenacidade e mais leves. As mais usadas são alumínio, ferro, níquel, cromo.

Parâmetros de processo

É um processo versátil na fabricação desses materiais e dependem de alguns fatores: tipo de moinho, velocidade de moagem, tempo de moagem, atmosfera de moagem, aditivos.

2.2 Velocidades de Moagem

A velocidade de moagem é um parâmetro dependente do tipo de moinho usado. A moagem pode funcionar tanto para etapas de homogeneização de materiais quanto para a formação de ligas. Velocidades excessivamente altas podem acarretar num aumento na temperatura interna do moinho, podendo formar fases indesejadas. Além disso, leva à retirada de fragmentos do jarro de moagem, que contaminam o material que está sendo processado.

2.3 Tempos de Moagem

O tempo de moagem está ligado à relação entre elementos moedores, carga de pós, velocidade, tempo e temperatura de moagem. Pode-se notar que com o aumento no tempo de moagem, as partículas dúcteis envolvem as frágeis e, pelos mecanismos de fratura e solda fria, há uma crescente redução no tamanho das mesmas.

2.4 Razões entre elementos moedores e pó

Conhecido também como razão de carga (BPR) pode ter uma grande variedade de valores, de acordo com as limitações do jarro de moagem. Moinhos do tipo atritor possuem uma grande flexibilidade de processo. A BPR influencia diretamente o tempo de moagem, porque as esferas são responsáveis pela energia mecânica aplicada as partículas. A energia transferida em excesso pode acarretar na formação de fases indesejadas.

2.5 Atmosferas de Moagem

Geralmente a atmosfera de moagem é controlada com a presença de gases inertes como o argônio e o hélio, pois não se deseja nenhum tipo de contaminação do material. Algumas ligas especiais podem ser produzidas com processos de oxirredução dentro do jarro de moagem. O oxigênio tem avidez pelos metais e com o aumento do tempo de moagem, a difusão do oxigênio é alta, formando óxidos com dimensões nanométricas muito bem distribuídas na matriz metálica.

2.6 Aditivos

Aditivos ou agentes de controle de processo tem a função de prevenir o excesso de solda fria entre as partículas de pó durante a moagem. Podem ser usados no estado líquido, gasoso ou sólido. Os principais aditivos atuam como lubrificante, e são compostos orgânicos.

Os elementos químicos constituintes desses aditivos – carbono, hidrogênio e oxigênio-, podem contaminar a liga o que nem sempre é desejável. Os elementos mais reativos são carbono e oxigênio, que formam carbonetos e óxidos. O hidrogênio, por sua vez, é adsorvido pela matriz metálica durante a etapa de sinterização, podendo também produzir a formação de hidretos.

3. Matrizes metálicas

Num material compósito a matriz metálica é responsável pelas propriedades físicas requeridas pelos componentes, sejam elas propriedades térmicas, elétricas, magnéticas ou ópticas, além de facilitar a conformação do material compósito.

3.1 Alumínio

O alumínio é um metal dúctil muito utilizado em aplicações de engenharia por possuir uma boa resistência mecânica, condutividades térmica e elétrica combinadas com baixa densidade. O processamento convencional de ligas de alumínio se dá com etapas de conformação e tratamento térmico. Superligas de alumínio, reforçadas com óxidos dispersos (oxide disper-sion strengthened, ODS) produzidas por mecanossintese, muitas vezes oriundos do processo de decomposição do lubrificante e da reação com elementos da liga. Como conseqüência, há um acréscimo na resistência mecânica, tenacidade em fratura e resistência à corrosão e fadiga, permitindo a aplicação nas indústrias automotiva, marítima e aeroespacial, combinando alta relação da resistência mecânica/peso.

3.2 Níquel

O níquel é um metal com um alto ponto de fusão. A presença de partículas finas de óxidos dispersos aumenta consideravelmente