Adição de nanopartículas de Ti em matriz de Fe através da deposição por magnetron sputtering

Microalloyed steels constitute a specific class of steel with low amount of carbon and microalloying elements such as Vanadium (V), Niobium (Nb) and Titanium (Ti). The development and application of microalloyed steels and steels in general are limited to the handling of powders with particles of submicron or nanometer dimensions. Therefore, this work presents an alternative in order to construction of microalloyed steels utilizing the deposition by magnetron sputtering technique as a microalloying element addiction in which Ti nanoparticles are dispersed in an iron matrix. The advantage of that technique in relation to the conventional metallurgical processes is the possibility of uniformly disperse the microalloying elements in the iron matrix. It was carried out deposition of Ti onto Fe powder in high CH4, H2, Ar plasma atmosphere, with two deposition times. After the deposition, the iron powder with nanoparticles of Ti dispersed distributed, were compacted and sintered at 1120 ° C in resistive furnace. Characterization techniques utilized in the samples of powder before and after deposition of Ti were Granulometry, Scanning Electron Microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray diffraction (DRX). In the case of sintered samples, it was carried out characterization by SEM and Vickers Microhardness assays. The results show which the deposition technique by magnetron sputtering is practicable in the dispersion of particles in iron matrix. The EDX microanalysis detected higher percentages of Ti when the deposition were carried out with the inert gas and when the deposition process was carried out with reactive gas. The presence of titanium in iron matrix was also evidenced by the results of X-ray diffraction peaks that showed shifts in the network matrix. Given these results it can be said that the technique of magnetron sputtering deposition is feasible in the dispersion of nanoparticles of iron matrix in Ti.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Os aços microligados constituem uma classe específica de aço com baixos teores de carbono e elementos microligantes, como: vanádio (V), nióbio (Nb) e titânio (Ti). O desenvolvimento e aplicação dos aços microligados, e de aços em geral, estão limitados à manipulação dos pós com partículas de dimensões submicrométricas ou mesmo nanométricas. Mediante isto, este trabalho apresenta uma técnica alternativa para a fabricação de aços microligado empregando a deposição por magnetron sputtering, como fonte de adição de elemento microligante na forma de nanopartículas de titânio dispersa em matriz de ferro. A vantagem dessa técnica em relação aos processos metalúrgicos convencionais é a possibilidade de dispersar uniformemente o elemento microligante na matriz de ferro. Foram realizadas deposições de Ti sobre pó de ferro em atmosfera de CH4, H2, Ar, com dois tempos de deposição diferentes. Após as deposições, o pó de ferro com nanopartículas de Ti dispersamente distribuídas, foram compactados e sinterizados a 1120°C em forno resistivo. As técnicas de caracterização utilizadas nas amostras de pó de ferro antes e após a deposição de Ti foram granulometria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), energia dispersiva de raios X (EDX) e difração de raios X (DRX). Para as amostras sinterizadas utilizou-se a caracterização por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de microdureza Vickers. A microanálise por EDX detectou percentuais maiores de Ti para as deposições em atmosfera de gás inerte em relação às deposições em atmosfera de gás reativo. A presença de titânio na matriz de ferro também foi evidenciada pelos resultados da difração de raios-X que apresentaram deslocamentos nos picos da rede da matriz. Diante desses resultados pode-se afirmar que a técnica de deposição por magnetron sputtering é viável na dispersão de nanopartículas de Ti em matriz de ferro.