Caracterização microestrutural e mecânica de ligações Ti/Compósito de matriz metálica Ti-Al2O3 obtidas por brasagem

Abstract

Este trabalho consistiu na caraterização microestrutural e mecânica de ligações Ti/compósito de matriz metálica Ti-Al2O3 processadas por brasagem, com o auxílio de 2 ligas de brasagem comerciais muito utilizadas no mercado, a liga comercial à base de prata (Cusil) e a liga comercial à base de titânio (TiCuNi). Para ser possível fazer estas ligações, foi previamente necessária a sinterização de pós para a obtenção dos compósitos de matriz metálica Ti-Al2O3 para serem utilizados na brasagem, variando a quantidade de reforço utilizado, entre 15% e 30%. Nas ligações processadas com a liga Cusil (72Ag-28Cu, % ponderal), a 810 ˚C, a temperatura de brasagem não alterou a microestrutura do material de base. Entre os materiais de base e a liga de brasagem formaram-se 3 camadas, em que junto ao material de base formaram-se camadas de reação compostas essencialmente por intermetálicos Ti-Cu e na zona central formou-se uma camada composta por solução sólida de prata, que limita a temperatura máxima de serviço destas ligações a sensivelmente 300 ˚C. Do processamento com as ligas TiCuNi (70Ti-15Cu-15Ni, % peso), a 980 ˚C, resultou a formação de zonas difíceis de distinguir o material de base Ti do material de adição. O material de adição não alterou a microestrutura do compósito, mas alterou a microestrutura do Ti numa espessura de 160 µm para 15% de reforço e numa espessura de 161 µm para 30% de reforço. A partir dos ensaios de corte, verificou-se que a resistência ao corte da ligação é superior para as ligações com a liga de brasagem Cusil e que a rutura ocorre sobretudo na zona junto ao compósito, propagando-se nessa direção por ser um material mais frágil que o Ti. A resistência mecânica das ligações é boa, contudo as ligações com Cusil não devem ser aplicadas acima dos 300 ˚C e as ligações com TiCuNi alteram a microestrutura do Ti.

This work consisted of the microstructural and mechanical characterization of Ti/Composite Ti/Composite Ti-Al2O3 metal matrix bonds processed by brazing, with the aid of 2 commercial brazing alloys widely used in the market, the silver-based commercial alloy (Cusil) and the titanium-based commercial alloy (TiCuNi). To be able to make these connections, it was previously necessary to sintered powders to obtain the Ti-Al2O3 metal matrix composites to be used in brazing, varying the amount of reinforcement used, in 15% and 30%. In the connections processed with the Cusil alloy (72Ag-28Cu, % weight), at 810 ˚C, the brazing temperature did not alter the microstructure of the base material. Between the base materials and the brazing alloy, 3 layers were formed, in which together with the base material formed reaction layers composed essentially of Ti-Cu intermetallic and in the central zone a layer was formed composed of solid silver solution, which limits the maximum service temperature of these connections to approximately 300 ˚C. Processing with TiCuNi alloys (Ti-15u-15Ni, % weight), at 980 ˚C, resulted in the formation of areas difficult to distinguish the Ti base material from the addition material. The addition material did not alter the microstructure of the composite but altered the Ti microstructure in a thickness from 160 μm to 15% of reinforcement and a thickness from 161 μm to 30% reinforcement. From the cutting tests, it was found that the rupture stress of the bonds is higher for the bonds with the Cusil brazing alloy and that the rupture occurs mainly in the area near the composite and in its direction because it is a more fragile material than Ti. The mechanical strength of the connections is good, however the bonds with Cusil should not be applied above 300 ˚C and the TiCuNi connections alter the Ti microstructure.