ResumoO objetivo geral foi produzir e caracterizar a microestrutura de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (HPHT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, o qual foi moído por moagem de alta energia sendo então partícula nanométricaso. A sinterização foi realizada por 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa-4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. As análises de difrações de raios X mostraram a ocorrência, além do diamante, de SiC, FeSi e grafite. As análises de MEV e EDS mostraram uma distribuição uniforme dos cristais de diamante na matriz de SiC. A análise da região de fratura das amostras mostrou que todos os cristais de diamante foram abrangidos pelo ligante, ou seja, a liga formada a partir da interação de carbono e de silício. Finalmente, conclui-se que esta pesquisa aprimorou a técnica de produção de MCDs para uso futuro em bits de brocas de perfuração de poços de petróleo. Palavras-chave: Carbeto de silício; Compósitos diamantados; Sinterização. MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION D-SI ABRASIVE COMPOSITES OBTAINED IN SINTERING CYCLIC HPHT AbstractThe overall objective was to produce and characterize the microstructure of a nanostructured composite abrasive in D-Si system, via high pressure high temperature (HPHT) cyclic sintering. Cyclic sintering at high pressure and high temperature composites is made from a mixture of 70% diamond and 30% Si as a binder, which was ground by high energy milling then being nanometric so particle. Sintering was carried out by 1 to 4 pressure cycles (P) 7GPa-4GPa and temperature (T) 1600 °C-300°C for a time (t) of 1 min. The analysis of X-ray diffraction showed the occurrence, in addition to diamond, SiC, FeSi and graphite. The SEM and EDS analysis showed a uniform distribution of diamond crystals in a SiC matrix. The analysis of the samples fractured region showed that all diamond crystals were covered by the binder, or the alloy formed from the interaction carbon and silicon. Eventually, it is concluded that this study improved the MCDs production technique for use in future bit oil well drilling bits.
ResumoO objetivo geral deste trabalho foi produzir e caracterizar as propriedades mecânicas de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (APAT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, e com 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa-4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. O aumento do número de ciclos gerou razoável elevação na microdureza e densidade das amostras. Os valores médios de tenacidade à fratura ficaram entre 8,86 e 9,43 MPa.m 1/2 . No ensaio de desgaste o aumento do número de ciclos diminuiu a perda de massa das amostras no disco de granito. As curvas termogravimétricas apresentaram uma boa estabilidade térmica dos compósitos até a temperatura de 660ºC. Finalmente, por meio deste trabalho será possível melhorar a produção de futuros compósitos abrasivos no sistema D-Si. Palavras-chave: Compósitos diamantados; Propriedades mecânicas; Sinterização cíclica. MECHANICAL PROPERTIES OF DIAMOND-Si ABRASIVE COMPOSITES OBTAINED IN HPHT SINTERING CYCLIC AbstractThe aim of this work was to produce and characterize the mechanical properties of a nanostructured composite abrasive in Diamond-Si system, via high pressure high temperature (HPHT) cyclic sintering. Cyclic sintering at high pressure and high temperature composites is made from a mixture of 70% diamond and 30% Si as a binder and 1 to 4 pressure cycles (P) 7GPa-4GPa and temperature (T) 1600°C-300°C for a time (t) of 1 min. The increase in the number of cycles generated reasonable increase in the microhardness and density of the samples. The mean values of fracture toughness were between 8.86 and 9.43 MPa.m 1/2 . In the wear test, the increase in the number of cycles decreased the weight loss of the granite disc samples. The thermogravimetric curves showed good thermal stability of the composite to the temperature of 660ºC. Eventually, through this work should increase the production of abrasive composites in future D-Si system.
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