Publication: Caracterização microestrutural do revestimento de micro diamante e do substrato de nitreto de silício (Si3N4)
Loading...
Files
Date
Authors
Advisor
Santos, Sérgio Francisco dos 
Coadvisor
Graduate program
Undergraduate course
Engenharia de Materiais - FEG
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Undergraduate thesis
Access right
Acesso aberto
Abstract
Abstract (english)
Machining represents one of the most important manufacturing processes in the world and its productivity is directly related to the ability of cutting tools, so over the years new tool materials are developed and covalent ceramics arise with great potential for this application. In this context, the microstructural characterization of a ceramic of silicon nitride (Si3N4), used as a substrate, and of the micro-diamond coating, deposited on the substrate, was carried out to verify the potential use of this composite in the making of cutting tools for non-ferrous metals. The Si3N4 ceramic was prepared from high purity raw materials: α-Si3N4 (78.5%), α- Al2O3 (12.5%) and CeO2 (9.0%). These raw materials were analyzed by X-ray diffractometry (XRD) before being mixed and sintered at a temperature of 1850 ⁰C for 1 h. To characterize the substrate, the XRD technique and scanning electron microscopy (SEM) were used, in addition to evaluating its relative density and fracture toughness. The growth of the diamond film was performed by the HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition) method. After deposition, the micro diamond coating was analyzed by means of atomic force microscopy (AFM) and Raman scattering spectroscopy. To evaluate the interaction between substrate and coating and film strength, slip wear tests were performed on a tribometer using zirconia balls (ZrO2). The results of the X-ray diffraction of the ceramic substrate revealed a remnant of Si3N4 in the α phase, indicating an incomplete reaction, besides the presence of β- Si3N4 and minority phases with aluminum and cerium, as well as indications of the formation of glassy phase and silicon oxynitride. SEM analysis demonstrated β-Si3N4 grains in the elongated form, such as needles. Diamond formation could be observed through the Raman spectrum which showed the ... (Complete abstract click electronic access below)
Abstract (portuguese)
A usinagem representa um dos mais importantes processos de fabricação em todo o mundo e sua produtividade está diretamente relacionada à capacidade das ferramentas de corte, assim, ao longo dos anos novos materiais para ferramentas são desenvolvidos e as cerâmicas covalentes surgem com grande potencial para esta aplicação. Dentro desse contexto,neste trabalho realizou-se a caracterização microestruturalde uma cerâmica de nitreto de silício (Si3N4),usada como substrato, e do revestimento de micro diamante, depositado sobre o substrato, para então verificar o potencial uso deste compósito na confecção de ferramentas de corte para metais não ferrosos. A cerâmica de Si3N4 foi preparada a partir de matérias-primas com elevada pureza: α-Si3N4(78,5%), α-Al2O3(12,5%) e CeO2(9,0%).Estas matérias-primas foram analisadas por difratometria de raios-X (DRX) antes de serem misturadas e sinterizadas em temperatura de 1850 ⁰C por 1h. Para a caracterização do substrato, foi utilizada a técnica de DRXe microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de serem avaliadassua densidade relativa e tenacidade à fratura. O crescimento do filme de diamante foi realizado pelo método HFCVD (Hot FilamentChemical Vapor Deposition). Após a deposição, o revestimento de micro diamante foi analisado por meio da microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de espalhamento Raman. Para avaliar a interação entre substrato e revestimento e a resistência do filme, testes de desgaste por deslizamento foram realizados emum tribômetro, utilizando esferas de zircônia (ZrO2). O resultado da difratometria de raios- X do substrato cerâmico revelou remanescente de Si3N4 na fase α, indicando uma reação incompleta, além da presença de β-Si3N4e de fases minoritárias com o alumínio e o cério, bem como indicações da formação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Description
Keywords
Nitreto de silicio, Usinagem, Tribologia, Silicon nitride
Language
Portuguese
Citation
LEAL, Paulo Gideão Domingos. Caracterização microestrutural do revestimento de micro diamante e do substrato de nitreto de silício (Si3N4). 2017. 73 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2017.
