Title

SINTERIZAÇÃO A FRIO DE AMOSTRAS DE NIÓBIO METÁLICO COM NANOPLAQUETAS DE GRAFENO EMPREGANDO ETANOL COMO FASE LÍQUIDA TRANSIENTE

COLD SINTERING OF METALLIC NIOBIUM SAMPLES WITH GRAPHENE NANOPLATELETS USING ETHANOL AS A TRANSIENT LIQUID PHASE

Authorship

ROBERT, RENÉ BERTOLINI; JUNIOR, NIVALDO PEREIRA DA SILVA; TRINDADE, DERICK HORRANA DE SOUZA DA; AZEVEDO, ARY MACHADO DE; SILVA, MARCELO HENRIQUE PRADO DA; SILVEIRA, PEDRO HENRIQUE POUBEL MENDONÇA DA

ROBERT, RENÉ BERTOLINI

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SILVA, MARCELO HENRIQUE PRADO DA

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DOI

10.5151/2594-4711-42245

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Abstract

Este trabalho investigou o processo de sinterização a frio de amostras de nióbio metálico com adição de nanoplaquetas de grafeno, utilizando etanol como fase líquida transiente. Três temperaturas de sinterização (125 °C, 150 °C e 175 °C) foram avaliadas, visando analisar seus efeitos na densificação, resistência à flexão e características estruturais das amostras. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de sinterização até 150 °C promoveu um incremento na densificação, seguido por uma leve redução a 175 °C. Quanto à resistência à flexão, observou-se uma tendência crescente com a temperatura, sendo o maior valor obtido na amostra sinterizada a 175 °C. Análises por difração de raios X confirmaram a manutenção da estrutura cúbica de corpo centrado do nióbio, além da presença de traços de NbC, resultado da interação entre o nióbio e o carbono proveniente do grafeno. Os baixos níveis de densificação, mesmo nas temperaturas mais elevadas, indicam limitações do etanol como fase líquida transiente, sugerindo a necessidade de explorar novos líquidos que não promovam oxidação. Este estudo reforça o potencial da sinterização a frio como alternativa para consolidar metais reativos e fornece subsídios importantes para futuras otimizações de processo.

THIS STUDY INVESTIGATED THE COLD SINTERING PROCESS OF METALLIC NIOBIUM SAMPLES WITH THE ADDITION OF GRAPHENE NANOPLATELETS, USING ETHANOL AS A TRANSIENT LIQUID PHASE. THREE SINTERING TEMPERATURES (125 °C, 150 °C, AND 175 °C) WERE EVALUATED TO ANALYZE THEIR EFFECTS ON DENSIFICATION, FLEXURAL STRENGTH, AND STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF THE SAMPLES. THE RESULTS SHOWED THAT INCREASING THE SINTERING TEMPERATURE UP TO 150 °C LED TO AN IMPROVEMENT IN DENSIFICATION, FOLLOWED BY A SLIGHT REDUCTION AT 175 °C. REGARDING FLEXURAL STRENGTH, THERE WAS A CLEAR INCREASING TREND WITH TEMPERATURE, WITH THE HIGHEST VALUE OBTAINED AT 175 °C. X-RAY DIFFRACTION ANALYSIS CONFIRMED THE RETENTION OF THE BODY-CENTERED CUBIC (BCC) STRUCTURE OF NIOBIUM AND IDENTIFIED THE PRESENCE OF SMALL AMOUNTS OF NIOBIUM CARBIDE (NBC), RESULTING FROM THE INTERACTION BETWEEN NIOBIUM AND CARBON FROM THE GRAPHENE NANOPLATELETS. THE OVERALL LOW DENSIFICATION LEVELS, EVEN AT HIGHER TEMPERATURES, HIGHLIGHT THE LIMITATIONS OF ETHANOL AS A TRANSIENT LIQUID PHASE, SUGGESTING THE NEED TO EXPLORE ALTERNATIVE LIQUIDS THAT DO NOT PROMOTE NIOBIUM OXIDATION. THIS STUDY REINFORCES THE POTENTIAL OF COLD SINTERING AS AN ALTERNATIVE METHOD FOR CONSOLIDATING REACTIVE METALS AND PROVIDES IMPORTANT INSIGHTS FOR FUTURE PROCESS OPTIMIZATIONS.

Keywords

Sinterização a Frio, Nióbio, Nanoplaquetas de Grafeno, Fase Líquida Transitória.