Com o objetivo de analisar a decomposição das partículas de SiC e Si3N4, assim como, visualizar a microestrutura das ligas obtidas, foram realizadas análises de MEV com análise química linear e por mapeamento (EDS) da seção transversal das amostras.
É apresentada na Figura 32 a imagem obtida por MEV da amostra de Ni sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos. Nela, pode-se observar a presença de porosidade remanescente do processo de sinterização.
Figura 32 a) Imagem obtida por MEV da amostra de Ni sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química em linha (azul) via EDS da amostra
Fonte: Autora.
A seguir, serão apresentadas imagens obtidas por MEV das ligas de Ni com adição de SiC para três diferentes granulometrias (15, 30 e 50 μm) e proporções (3, 4 e 5% em massa) de SiC médio, das quais foi variada a temperatura e o tempo de sinterização. Também serão apresentadas as imagens das ligas com adição de
Si com grafita e Si3N4 com Grafita proporcionalmente às ligas com 3% em massa de
SiC, como forma de comparação da técnica de obtenção de liga a partir de diferentes fontes de silício.
a
40 μm
b a
Na Figura 33, é apresentada a imagem obtida por MEV da liga de Ni com
adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de partículas de 15 μm. Nela,
podemos observar na imagem (a) a liga sinterizada à 1200 ºC sem patamar e em (b) a análise química da amostra obtida por EDS. Na Figura 34, é apresentada a imagem obtida por MEV da liga com a mesma composição química em que para (a) tem-se a liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos e em (b) a análise química da respectiva amostra.
Pode-se observar a presença de porosidade e grafita (produto da dissociação do SiC) em torno das partículas primárias. Ao se comparar as análises de EDS das duas ligas (segundo as Figuras 33 e 34), é possível identificar que em ambas ocorre a presença da fase NiSi como matriz. E visualmente a liga cujo tempo de sinterização foi maior (60 minutos), apresentou uma maior continuidade na matriz.
Figura 33 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizada à 1200 ºC sem patamar; b) Análise química em
linha (azul) da amostra
Fonte: Autora.
40 μm
b
Figura 34 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química
em linha (azul) via EDS da amostra
Fonte: Autora. b
40 μm
Por meio de análise química mais detalhada da fase contínua (região isolada pela linha azul), pode ser observado que ocorre a presença de Si e carbono na matriz de Ni, segundo a Figura 35.
Figura 35 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizada à 1200 ºC sem patamar; b) Análise química da
região isolada via EDS da amostra
Fonte: Autora. b
80 μm
A seguir, são apresentada nas Figuras 36 e 37 as imagens obtidas por MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de partículas de 30 μm. Na figura, temos em (a) a liga sinterizada à 1200 ºC sem patamar e em (b) a liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos.
Quando comparamos as duas ligas, é possível identificar que em ambas ocorre a presença da fase NiSi como matriz. Pode-se observar para a Figura 37 a presença de regiões em que o SiC está parcialmente dissociado e em sua proximidade há regiões com a fase NiSi.
Figura 36 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 1200 ºC sem patamar; b) Análise química da
região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
40 μm
b
Figura 37 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
Nas Figuras 38 e 39 a seguir, são apresentadas as imagens obtida por MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de
partículas de 50 μm, em que temos na Figura 37 a liga sinterizada à 1200 ºC sem
patamar e na Figura 38 a liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos. b
40 μm
Para ambas as imagens pode-se observar regiões em que o SiC está parcialmente dissociado e em sua proximidade há regiões com a fase NiSi, assim como regiões de aglomerados de carbono e regiões de grande porosidade (demarcado em vermelho).
Figura 38 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC grosso (50 μm) sinterizada à 1200 ºC sem patamar; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora. b
a
Figura 39 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC grosso (50 μm) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
40 μm
b
Figura 40 Mapeamento químico via EDS das imagens obtida por MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC grosso (50 μm) sinterizadas à
1200 ºC; a) sem patamar e b) por 60 minutos
Fonte: Autora.
Por meio do mapeamento químico das amostras da Figura 40 é possível identificar que a fase contínua mais clara é NiSi (em que o Si está em amarelo), assim como, a presença aglomerados de carbono dissociado do SiC (em azul) disperso na matriz de NiSi e SiC não dissociado.
Na Figura 41 a seguir, é apresentada a imagem obtida por MEV da liga de Ni
com adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de partículas de 15 μm,
b a
10 μm
em que é apresentada em (a) a imagem da liga sinterizada à 950 ºC por 240 minutos e em (b) análise química da região da linha azul via EDS da amostra.
Figura 41 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizada à 950 ºC por 240 minutos; b) Análise química da
região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
b
a
Com a análise química em linha da Figura 41 (a) e com o auxílio da análise de difração de raios X é possível notar que há a presença das fases: NiSi (cinza claro), SiC (cinza escuro) e grafita (preto).
Figura 42 Mapeamento químico via EDS da imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizadas à 950 ºC por
240 minutos
Fonte: Autora.
Por meio do mapeamento químico da Figura 42 é possível notar que, para amostras contendo SiC fino e cuja temperatura de sinterização foi de 950 ºC, houve a dissociação do mesmo para o patamar de 240 minutos, sendo possível visualizar a presença de Si (em amarelo) na matriz NiSi e aglomerados de carbono (em azul) próximo a regiões de SiC parcialmente dissociado.
Com a Figura 43, é possível visualizar a diferença morfológica entre as duas ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) sinterizadas: (a) à 1200 ºC por 60 minutos e (b) à 950 ºC por 240 minutos.
40 μm 10 μm
Figura 43 Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC fino (15 μm) para duas diferentes rotas de sinterização; a) à 1200ºC por 60
minutos e b) à 950 ºC por 240 minutos
Fonte: Autora.
É possível visualizar na Figura 43 que nas duas ligas há a presença de carbono, porém, na figura b, este está localizado entre as partículas primárias e a estrutura cristalina está mais refinada.
Na Figura 44, é apresentada a imagem obtida por MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de partículas de 30 μm, em que é apresentada em (a) a imagem da liga sinterizada à 950 ºC por 240 minutos e em (b) o a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
b a
10 μm
Assim como nas imagens anteriormente apresentadas, pode-se observar a presença de Si disperso na matriz de Ni, porém para esta liga é visível a presença de carbono disperso nos contornos de grão.
Com a análise química em linha da Figura 44 (a) e com o auxílio da análise de difração de raios X é possível notar que há a presença das fases: NiSi (em cinza claro), assim como grafita (em preto).
Figura 44 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 950 ºC por 240 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
a
Fonte: Autora.
Figura 45 Mapeamento químico via EDS da imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizadas à 950 ºC por
240 minutos
Fonte: Autora.
Por meio do mapeamento químico da Figura 45 pode-se notar que, para amostras contendo SiC médio e cuja temperatura de sinterização foi de 950 ºC, ouve a total dissociação do mesmo para o patamar de 240 minutos, sendo possível visualizar a presença de Si (em amarelo) disperso na matriz de Ni e grandes aglomerados de carbono (em azul), assim como finamente disperso na matriz.
Figura 46 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC grosso (50 μm) sinterizada à 950 ºC por 240 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora. a
10 μm
Na Figura 46, foi apresentada a imagem obtida por MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de SiC com tamanho médio de partículas de 50 μm, em que é apresentada em (a) a imagem da liga sinterizada à 950 ºC por 240 minutos e em (b) a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
É possível observar por meio do mapeamento químico realizado, segundo a Figura 46, a presença de SiC parcialmente dissociado, além da presença de carbono dissociado na matriz de NiSi, em que o Si dissociado do SiC foi difundido na matriz de níquel.
Figura 47 (a) Mapeamento químico via EDS da imagem obtida via MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de SiC grosso (50 μm) sinterizada à 950 ºC
por 240 minutos; (b) Difratograma da análise via EDS
Fonte: Autora.
40 40 μm μm
b
Na Figura 48, é apresentado o MEV das ligas de Ni com adição de 4% em
massa de SiC com tamanho médio de partículas de 30 μm, em que é apresentada
em (a) a imagem da liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos e em (b) o a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
Assim como nas imagens anteriormente apresentadas, pode-se observar a presença da fase NiSi como matriz, levando-se em consideração os resultados obtidos por DRX, e aglomerados de carbono formando veios na matriz.
Figura 48 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 4% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
a
Fonte: Autora. b
Figura 49 (a) Mapeamento químico via EDS da imagem obtida via MEV da liga de Ni com adição de 4% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 1200 ºC
por 60 minutos; (b) Difratograma da análise via EDS
Fonte: Autora.
É possível observar, por meio do mapeamento químico realizado, como visto na Figura 49, a presença de Ni, C e Si como matriz, via dissociação de SiC, em que parte do carbono é encontrado formando aglomerados.
Na Figura 50, é apresentado o MEV das ligas de Ni com adição de 5% em
massa de SiC com tamanho médio de partículas de 30 μm, em que tem-se em (a) a
imagem da liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos e em (b) o a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
10 μm
b
Figura 50 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 5% em massa de SiC médio (30 μm) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química
da região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
40 μm
a
Nesta liga, Figura 50 pode-se observar a baixa presença de Si na matriz, ocorrendo apenas nas regiões mais próximas à presença de carbono. Para esta liga é visível a presença de carbono entre as partículas primárias originárias formando anéis na matriz.
Na Figura 51, é apresentada a imagem obtida por MEV das ligas de Ni com adição de (Si + C) contidos em 3% em massa de SiC, em que é apresentada em (a) a imagem da liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos e em (b) o a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
Nesta liga pode-se observar, com o auxílio da análise de DRX, a presença da fase NiSi como matriz, assim como a presença de carbono em aglomerados distribuídos na matriz.
Figura 51 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de (Si + C) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química da região
da linha azul via EDS da amostra
40 μm
Fonte: Autora.
Na Figura 52 foi apresentado o MEV das ligas de Ni com adição de 3% em massa de (Si3N4 + C) em que para (a) tem-se a imagem da liga sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos e em (b) o a análise química da amostra na região em que se encontra a linha azul.
Nesta liga pode-se observar, com o auxílio da análise de DRX, características semelhantes a liga contendo (Si + C), porém pode-se notar que os aglomerados de carbono estão visualmente presentes com menor tamanho.
Figura 52 a) Imagem obtida por MEV da liga de Ni com adição de 3% em massa de (Si3N4 + C) sinterizada à 1200 ºC por 60 minutos; b) Análise química da
região da linha azul via EDS da amostra
Fonte: Autora.
40 μm
b