| Resumo : |
Materiais de fricção formados por compósitos de matriz metálica (MMC) são usualmente empregados em discos de freio de aeronaves, com sua composição sendo constituída por uma mistura de pós metálicos e não metálicos processados por metalurgia do pó. O cobre, devido à sua alta condutividade térmica combinada com uma boa resistência mecânica, e o ferro, por assegurar uma maior resistência mecânica, estabilidade térmica e redução no custo de fabricação do produto, forma a base (matriz) do composto. Partículas cerâmicas (SiC, Al2O3, SiO2 e ZrSiO4) atuam como abrasivos, influenciando a resistência mecânica e o coeficiente de fricção, enquanto lubricantes sólidos (Grafite, Pb, Sn e MoS2) estabilizam o coeficiente de fricção e reduzem o desgaste do composto. No presente estudo, foi analisada a influência dos constituintes não metálicos e dos parâmetros de fabricação, como pressão de compactação e temperatura de sinterização na produção de compostos de matriz metálica de Cu/Fe, tendo como modelo o disco de freio da aeronave AT-29 Super Tucano. Ao todo, foram produzidas amostras em escala reduzida com seis composições diferentes, variando-se a quantidade de partículas abrasivas (quartzo e silicato de zircônia) e do lubrificante sólido (grafite), com uma das composições fabricada sem a adição de grafite. As pressões de compactação foram de 210 e 420 MPa, com temperaturas de sinterização de 950 °C e 1050 °C em forno com atmosfera controlada de Argônio com 10% vol. de H2. Após a sinterização, foi avaliada a efetividade do processo de sinterização pela medição da densidade aparente (método de imersão), medidas de dureza Brinell e Vickers, e avaliação da microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O processo de sinterização foi severamente afetado pelo lubrificante sólido: sua redução resultou no aumento da densidade final em até 18 % e na dureza do composto em até 62 %. Os valores de dureza apresentaram uma variação significativa com a pressão de compactação, atingindo uma diferença de até 53% dependendo da composição do composto e exibindo um efeito mais pronunciado nos compostos com menor quantidade de elementos não metálicos. A análise por MEV demonstrou que não somente o grafite, mas também os compostos cerâmicos afetaram o processo de sinterização pela aglomeração de inclusões (partículas cerâmicas) na interface metal-metal. Apesar da redução na pressão de compactação levar ao aumento expressivo da quantidade de poros nos compactados verdes, após a sinterização, a variação na fração de vazios foi reduzida significativamente. As amostras sem adição de grafite em sua composição apresentaram praticamente o mesmo valor de percentual de poros antes e após a sinterização, independente da pressão de compactação utilizada. Esse resultado indica que o teor de grafite afeta diretamente o processo de sinterização, independente da pressão de compactação inicial. |