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1
Introdução
Metais x Cerâmicas
Efeito deformação plástica menos importante – ligações químicas
Efeito dos filmes tribológicos mais importante – reações com umidade
Fragilidade inerentemente maior (potencializada por umidade)
05 – Desgaste por deslizamento
de cerâmicas
4
Introdução
Metais x Cerâmicas
Regime severo – fratura frágil. Regime moderado – reação triboquímica
Efeito da umidade mais importante que nos metais
Lubrificação limítrofe sob os mesmos princípios. Ex. Ácido octadecanóico efetivo para Al
2O
3 (iônico) não efetivo para SiC
(covalente). Por outro lado, corrosão.
Instabilidade termoelástica devido a baixa condutividade térmica
05 – Deslizamento de cerâmicas
05 – Deslizamento de cerâmicas
05 – Deslizamento de cerâmicas
Al2O
3 X Al
2O
3
Al2O
3 + NbC X Al
2O
3 +NbC
Ar 26 48 76 % UR
Efeito da Umidade
Efeito da Umidade
Alumina
Compósito
20 30 40 50 60 70 80
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
umidade relativa ( % )
coef
icie
nte
de
atri
to
Al2O3
Al2O3- NbC
Efeito da Umidade
OS FILMES
Efeito da Umidade
OS FILMES
Efeito da Umidade
DIAGRAMA DE FASES AlDIAGRAMA DE FASES Al22OO33-H-H22OO
Efeito da Umidade
Diagrama esquemático formação das camadasDiagrama esquemático formação das camadas
Diagrama esquemático formação do tribo-filmeDiagrama esquemático formação do tribo-filme
17
05 - Lubrificação .....não convencional
Lubrificação com água de cerâmicas: Meio ambiente: apelo da água
apelo das cerâmicasUltra baixo coeficiente de atrito.
Tribologia das cerâmicas a seco Lubrificação com água
ExplicaçõesCaminhos
Si3N
4 x Si
3N
4
ou SiC x SiC
18
05 - Lubrificação .....não convencional Tribologia das cerâmicas a seco
Figs 5. 31 hutchings p 120
No regime moderado predomina a ação de filmes decorrentes da interação com a água do ar. No regime severo predomina o efeito da baixa tenacidade das cerâmicas.
Si3N
4 + H
2O = 3SiO
2 + 4HN
3
Ferreira V. 2004
19
05 - Lubrificação .....não convencional
0,01 <µ< 0,008 fullerene-like MoS2
0,01 <µ< 0,002 Si3N
4 x Si
3N
4
0,008 <µ< 0,002 Al2O
3 x Si
3N
4
Ultra Low Friction Coefficient Na literaturaapenas
Si3N
4 x Si
3N
4
ou SiC x SiC
20
04 - Lubrificação .....não convencional
11,6h
1hAl
2O
3 x Si
3N
4 Ferreira V. (2008)
2,3h54N1000mm/s10MPa
~8MPa
21
05 - Lubrificação .....não convencional
ΔG = -369,1 kJ/mol 1,6h
ΔG = -566,5 kJ/mol 2,3h
Al2O
3 x Si
3N
4
Dissolução da sílica requer PH básico, acima de 9 sendo efetiva em pHs em torno de 12.
1h
22
05 - Lubrificação .....não convencional
Diss
23
05 - Lubrificação .....não convencional
Há efeito predominantemente químico do SiO2
1h1/3h
Tribo-químicoTribo?Quimico?
(10 ± 3) m rms
24
Topografia
05 - Lubrificação .....não convencional
1h1/10h
Há efeito relacionado á topografia e, aparentemente não relacionado á quantidade do SiO
2 – efeito Tribo
(10 ± 3) nm rms
(350 ± 20) nm rms
25
Topografiae
Químico!
05 - Lubrificação .....não convencional
Há efeito predominantemente químico do SiO2
Notar efeito em eliminar as flutuações no running in.
26
Próximos passos
05 - Lubrificação .....não convencional
Al2O
3 – Si
3N
4 E Sem silício – Sem silício
(Eliel – Roberto)Efeito da variação da temperatura de ensaio.Efeito da força e velocidades de ensaioEfeito das dimensões da área inicial de contatoPotencial zeta com a mudança do PH do meio.Efeito da adição de hidróxido de aluminioVariação da concentração de sílica coloidal.
Subsidiar hipótese de forças van der Waals
Explorar possibilidades “de engenharia”
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Próximos passos
05 - Lubrificação .....não convencional
0,002 → 0,0002
Vanderlei....???...???van der Waals – repulsivo?Solvatação convencional?Modelos simples para “minimo coeficiente de atrito possível”
Exercícios ! Eliel.
28
DOWSON, D. History of Tribology, Professional Engineering Publishing, 759p., 1997
PERSSON, B.N.J., Sliding friction – Physical principles and application, Nanoscience and Technology, 462p., 1998
HUTCHINGS, I.M., Tribology: friction and wear of engineering materials, Edward Arnold, Great Britain, 1992
BAYER, R.G., Mechanical wear prediction and prevention, Marcel Dekker, 657p., 1994
WHITEHOUSE D.J., Handbook of Surface Metrology, Institute of Physics Publishing, 1994, cap 7.4: Two body interactions-dynamic effect, p.800-834
Neale Handbook of Tribology
CHENG, H.S., Elastohydrodynamic lubrication, In: Booser, E.R., CRC Handbook of Lubrication, Vol.II Theory & Design, CRC Press, p.139-162, 1988
NEALE, M.J., The tribology handbook, Second Ed., Butterworth-Heinemann, 1997
ReferênciasReferências