Análise do efeito do tempo da moagem de alta energia no tamanho de cristalito e microdeformação da rede cristalina do WC-Co

Hard metals are the composite developed in 1923 by Karl Schröter, with wide application because high hardness, wear resistance and toughness. It is compound by a brittle phase WC and a ductile phase Co. Mechanical properties of hardmetals are strongly dependent on the microstructure of the WC Co, and additionally affected by the microstructure of WC powders before sintering. An important feature is that the toughness and the hardness increase simultaneously with the refining of WC. Therefore, development of nanostructured WC Co hardmetal has been extensively studied. There are many methods to manufacture WC-Co hard metals, including spraying conversion process, co-precipitation, displacement reaction process, mechanochemical synthesis and high energy ball milling. High energy ball milling is a simple and efficient way of manufacturing the fine powder with nanostructure. In this process, the continuous impacts on the powders promote pronounced changes and the brittle phase is refined until nanometric scale, bring into ductile matrix, and this ductile phase is deformed, re-welded and hardened. The goal of this work was investigate the effects of highenergy milling time in the micro structural changes in the WC-Co particulate composite, particularly in the refinement of the crystallite size and lattice strain. The starting powders were WC (average particle size D50 0.87 μm) supplied by Wolfram, Berglau-u. Hutten - GMBH and Co (average particle size D50 0.93 μm) supplied by H.C.Starck. Mixing 90% WC and 10% Co in planetary ball milling at 2, 10, 20, 50, 70, 100 and 150 hours, BPR 15:1, 400 rpm. The starting powders and the milled particulate composite samples were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) to identify phases and morphology. The crystallite size and lattice strain were measured by Rietveld s method. This procedure allowed obtaining more precise information about the influence of each one in the microstructure. The results show that high energy milling is efficient manufacturing process of WC-Co composite, and the milling time have great influence in the microstructure of the final particles, crushing and dispersing the finely WC nanometric order in the Co particles

O metal duro é um compósito de matriz metálica que tem grande aplicação devido as suas propriedades, que aliam alta dureza e resistência ao desgaste à tenacidade. É composto por uma fase frágil, o WC, e uma fase dúctil, que pode ser o cobalto, o ferro ou o níquel. Destes compósitos, o de maior destaque é o WC-Co, que foi desenvolvido na década de 20 e vem sendo estudado desde então. As propriedades mecânicas do compósito WC-Co, são dependentes das características microestruturais dos materiais de partida. Neste contexto, a obtenção do metal duro a partir de partículas nanométricas vem sendo estudada. Existem vários métodos de fabricação de metal duro WC-Co nanoparticulado, dentre as principais técnicas, a moagem de alta energia em moinho planetário, se mostra eficiente para este fim. Nesse processo, os pós são submetidos a contínuos impactos, que provocam significativas alterações em sua microestrutura. A fase frágil é refinada até a escala nanométrica e a fase dúctil é deformada e soldada, formando placas, devido o excesso de deformação plástica, as placas tornam-se encruadas e sofrem fratura frágil. Simultaneamente as partículas frágeis são inseridas na fase dúctil formando assim um compósito com matriz de cobalto pouco ou muito deformado e partículas refinadas e dispersas de carbeto de tungstênio. Estas características dependem das condições de moagem empregada. Neste trabalho foi realizada uma análise das características deste compósito quanto ao tamanho de cristalito, grau de encruamento, e morfologia. O principal objetivo deste trabalho é investigar o efeito do tempo da moagem de alta energia nas alterações microestruturais que ocorrem no compósito WC-Co, no que diz respeito ao refinamento das partículas e a microdeformação da rede cristalina. Neste contexto foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A técnica utilizada para análise de tamanho de cristalito e microdeformação da rede cristalina foi o Método de Rietveld. Os resultados mostram que a moagem de alta energia foi eficiente na produção do compósito WC-Co com partículas de WC nanométricas pouco ou muito encruadas