Title

MICROINDENTATION TESTS AND MICROABRASIVE BEHAVIOR OF TUNGSTEN COMPOSITES

ENSAIO DE MICROPENETRAÇÃO E COMPORTAMENTO EM MICROABRASÃO DE COMPÓSITOS A BASE DE TUNGSTÊNIO

Authorship

Gava, Gabriel Haddad Souza; Souza, Roberto Martins de; Macêdo, Marcelo Camargo Severo de; Scandian, Cherlio

Gava, Gabriel Haddad Souza

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Souza, Roberto Martins de

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Macêdo, Marcelo Camargo Severo de

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Scandian, Cherlio

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DOI

10.5151/5463-5463-17413

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Abstract

This work intends to evaluate a possible relationship between the mechanical properties calculated from instrumented microindentation data and the microabrasive wear behavior of infiltrated tungsten (W) composites used in impregnated diamond bits for rock drilling. Specimens of brass-infiltrated W composites were sintered with combinations of different W particle sizes. After metallographic preparation, specimens were analyzed in an instrumented microindenter with a Vickers indenter. All phases were indented with a load of 30 mN. The indentation curves allowed the calculation of microhardness and Young’s modulus for each phase. These results were compared with abrasive wear coefficients obtained in a previous work. It was observed a decrease in microhardness as the tungsten grain size increases. For the SiC abrasive slurry, a decrease in microabrasive wear coefficient followed the decrease in tungsten microhardness. The opposite was observed with the SiO2 slurry, whereas, for the Fe2O3 slurry, no clear correlation was obtained. Also it is important to say that the effect of infiltrated brass (binder phase) hardness became more significant in the tests with the SiO2 and Fe2O3 slurries. Depending on the abrasive type, the observed mechanisms were grooving, particles rolling (multiple indentations), besides the occurrence of both simultaneously, although, dissociated.

Este trabalho tem o objetivo de avaliar uma possível relação entre as propriedades mecânicas calculadas a partir dos dados de micropenetração instrumentada e o comportamento do desgaste microabrasivo dos compósitos infiltrados à base de tungstênio (W) usados em coroas diamantadas utilizadas em sondagem mineral. As amostras dos compósitos de tungstênio foram sinterizadas com combinações de diferentes tamanhos de partículas W. Após a preparação metalográfica, as amostras foram analisadas em um micropenetrador instrumentado com um penetrador do tipo Vickers. As fases foram penetradas com uma carga de 30 mN. As curvas geradas a cada penetração permitiram calcular a microdureza e o módulo de elasticidade para cada fase. Estes resultados foram comparados com os coeficientes de desgaste abrasivo obtidos em um trabalho anterior. Foi observada uma diminuição na microdureza conforme o tamanho dos grãos de tungstênio aumenta. Para a lama abrasiva contendo SiC, uma diminuição no coeficiente de desgaste microabrasivo se seguiu à diminuição na microdureza do tungstênio. O oposto foi observado com a lama de SiO2, enquanto, para a lama de Fe2O3, nenhuma correlação clara foi obtida. Também é importante dizer que o efeito da dureza do latão infiltrado (fase aglutinante) tornou-se mais significativa nos ensaios com as pastas de SiO2 e de Fe2O3. Dependendo do tipo do abrasivo, os mecanismos observados foram riscamento, rolamento de partículas (múltiplas indentações), além da ocorrência de ambos simultaneamente, embora dissociados.

Keywords

Microhardness; Microabrasion; Brass-infiltrated W composites.

Microdureza; Microabrasão; Compósitos; Tungstênio.